ES2888100T3 - Apparatus, systems and methods for obtaining information on electromagnetic energy emitted from the Earth, such as for locating a source of interference on Earth - Google Patents

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Abstract

Satélite (10) para obtener información sobre energía electromagnética emitida desde una fuente (50) en la Tierra, o desde unas fuentes en la Tierra, orbitando el satélite (10) la Tierra en una órbita que tiene una inclinación mayor de 90º y menor de 270º; y comprendiendo el satélite (10): al menos dos antenas (11) de recepción, cada una de las al menos dos antenas (11) de recepción tiene un patrón de recepción dirigido hacia la Tierra, y es adecuada para recibir energía electromagnética en un intervalo de radiofrecuencia a medida que el satélite (10) está orbitando con respecto a la superficie de la Tierra, y formando las al menos dos antenas (11) de recepción patrones de recepción solapantes pero no idénticos; y un transmisor configurado para al menos una de las tres siguientes operaciones: retransmitir al menos parte de la energía electromagnética recibida; transmitir información que representa al menos parte de la energía electromagnética recibida; y transmitir información que se deriva de al menos parte de la energía electromagnética recibida.Satellite (10) to obtain information on electromagnetic energy emitted from a source (50) on Earth, or from sources on Earth, the satellite (10) orbiting the Earth in an orbit that has an inclination greater than 90º and less than 270º; and comprising the satellite (10): at least two reception antennas (11), each of the at least two reception antennas (11) has a reception pattern directed towards the Earth, and is suitable for receiving electromagnetic energy in a radio frequency range as the satellite (10) is orbiting relative to the Earth's surface, and the at least two receiving antennas (11) forming overlapping but not identical receiving patterns; and a transmitter configured for at least one of the following three operations: retransmit at least part of the received electromagnetic energy; transmit information representing at least part of the received electromagnetic energy; and transmitting information that is derived from at least part of the received electromagnetic energy.

Description

DESCRIPCIÓNDESCRIPTION

Aparatos, sistemas y métodos para obtener información sobre energía electromagnética emitida desde la Tierra, tal como para localizar una fuente de interferencia en la TierraApparatus, systems and methods for obtaining information on electromagnetic energy emitted from the Earth, such as for locating a source of interference on Earth

[Campo de la tecnología][Tech field]

La presente invención se refiere especialmente a telecomunicaciones y a obtener información sobre energía electromagnética emitida desde una fuente, o desde unas fuentes, en la Tierra. La invención puede usarse, por ejemplo, para localizar una fuente de interferencia en la Tierra, aunque la invención no se limita a esta aplicación particular.The present invention especially relates to telecommunications and to obtaining information on electromagnetic energy emitted from a source or sources on Earth. The invention can be used, for example, to locate a source of interference on Earth, although the invention is not limited to this particular application.

[Antecedentes][Background]

Las comunicaciones por satélite implican especialmente la transmisión de señales desde una estación en la Tierra hacia un satélite y viceversa. Las comunicaciones por satélite pueden estar pensadas para proporcionar servicios de comunicación entre dos puntos en la Tierra. Esto incluye servicios entre puntos (por ejemplo, Internet, teléfonos por satélite) y servicios de punto a multipunto (difusión) (por ejemplo, TV). Las estaciones que toman parte en las comunicaciones por satélite pueden ser fijas (por ejemplo, una antena parabólica de azotea) o móviles (por ejemplo, vehículos, barcos, aviones, dispositivos portátiles). Con el aumento del uso de comunicaciones por satélite y terrestres, el riesgo de interferencias entre diferentes comunicaciones también aumenta.Satellite communications especially involve the transmission of signals from a station on Earth to a satellite and vice versa. Satellite communications may be intended to provide communication services between two points on Earth. This includes point-to-point services (eg Internet, satellite phones) and point-to-multipoint (broadcast) services (eg TV). The stations taking part in satellite communications may be fixed (eg, rooftop satellite dish) or mobile (eg, vehicles, ships, aircraft, handheld devices). With the increased use of satellite and terrestrial communications, the risk of interference between different communications also increases.

En el pasado, ha habido numerosos esfuerzos para localizar estaciones de transmisión de interferencia y, más generalmente, ha habido numerosos esfuerzos para resolver problemas de interferencia y para aliviar las disrupciones provocadas por los mismos (incluyendo la reducción de la capacidad aprovechable de un sistema de comunicación por satélite).In the past, there have been numerous efforts to locate interfering transmission stations and, more generally, there have been numerous efforts to resolve interference problems and to alleviate the disruptions caused by them (including reducing the usable capacity of a transmission system). satellite communication).

Un enfoque conocido para localizar una estación de transmisión de interferencia en la Tierra es usar estaciones en tierra. Por ejemplo, el documento US 5.008.679 se refiere a un método de localizar un transmisor de radiofrecuencia desconocido que usa correlaciones entre señales recibidas por diferentes satélites. Sin embargo, realizar la geolocalización basada en tierra es difícil porque se apoya en correlación de señales entre múltiples satélites y múltiples estaciones en tierra: un proceso que consume tiempo con muchas oportunidades para propagación de errores dentro del cálculo. Además, la capacidad de realizar la geolocalización basada en tierra depende de muchos factores, incluyendo la existencia de y conocimiento exhaustivo de satélites adyacentes, la existencia de y conocimiento exhaustivo de señales de referencia conocidas, y la existencia de hardware en tierra necesario y, como resultado, la geolocalización basada en tierra es ineficaz en muchos casos.A known approach to locating an interfering transmitting station on Earth is to use ground stations. For example, US 5,008,679 relates to a method of locating an unknown radio frequency transmitter using correlations between signals received by different satellites. However, performing ground-based geolocation is difficult because it relies on signal correlation between multiple satellites and multiple ground stations: a time-consuming process with many opportunities for error propagation within the calculation. In addition, the ability to perform ground-based geolocation depends on many factors, including the existence of and extensive knowledge of adjacent satellites, the existence of and extensive knowledge of known reference signals, and the existence of necessary ground hardware and, as As a result, ground-based geolocation is ineffective in many cases.

Otro enfoque conocido usa helicópteros o vehículos aéreos no tripulados (UAV) para la geolocalización. Sin embargo, este enfoque es un recurso ineficaz y sólo ofrece análisis puntuales.Another known approach uses helicopters or unmanned aerial vehicles (UAV) for geolocation. However, this approach is an inefficient resource and only offers point analysis.

La técnica anterior incluye además:The prior art further includes:

- el documento JP 2004-328088, que se refiere a un satélite de monitorización en una órbita retrógrada, que capta las señales transmitidas a un satélite geoestacionario y las envía a una estación en tierra usando una frecuencia diferente de la usada para la transmisión desde la Tierra hasta el satélite. La finalidad es determinar la posición de una fuente de interferencia en la Tierra.- JP 2004-328088, which refers to a monitoring satellite in a retrograde orbit, which picks up the signals transmitted to a geostationary satellite and sends them to a ground station using a different frequency than the one used for transmission from the Earth to the satellite. The purpose is to determine the position of an interference source on Earth.

- el documento US 6.147.640, que se refiere a un sistema de localización de interferencia para determinar la ubicación de una señal de interferencia recibida por un satélite de comunicación. El satélite de comunicación tiene un “panel orientado hacia la Tierra” en el que se ubica una agrupación de antenas.- document US 6,147,640, which relates to an interference location system for determining the location of an interference signal received by a communication satellite. The communication satellite has an "Earth-facing panel" on which an array of antennas is located.

En vista de lo anterior, existe la necesidad de reducir la cantidad de interferencia en el contexto de comunicaciones por satélite o, cuando esto no es posible, adoptar técnicas para lidiar con tales interferencias.In view of the above, there is a need to reduce the amount of interference in the context of satellite communications or, when this is not possible, to adopt techniques to deal with such interference.

[Sumario][Summary]

Para cumplir o cumplir al menos parcialmente la necesidad mencionada anteriormente, se definen aparatos, sistemas y métodos según la invención en las reivindicaciones independientes. Se definen realizaciones particulares en las reivindicaciones dependientes y se explican en la presente descripción.In order to meet or at least partially meet the aforementioned need, apparatus, systems and methods according to the invention are defined in the independent claims. Particular embodiments are defined in the dependent claims and explained in the present description.

En una realización, un satélite, a continuación en el presente documento denominado “satélite de observación”, se usa para obtener información sobre energía electromagnética emitida desde una fuente, o desde unas fuentes, en la Tierra. El satélite de observación orbita la Tierra en una órbita que tiene una inclinación mayor de 90° (es decir, 90 grados) y menor de 270° (es decir, 270 grados), definiéndose una órbita de este tipo como retrógrada al sentido de rotación natural de la Tierra. Además, el satélite de observación comprende al menos una antena de recepción y un transmisor. La al menos una antena de recepción tiene un patrón de recepción dirigido hacia la Tierra, y es adecuada para recibir energía electromagnética en el intervalo de radiofrecuencia a medida que el satélite de observación está orbitando con respecto a la superficie de la Tierra. El transmisor está configurado para al menos uno de: (i) retransmitir al menos parte de la energía electromagnética recibida, (ii) transmitir información que representa al menos parte de la energía electromagnética recibida, y (iii) transmitir información que se deriva de al menos parte de la energía electromagnética recibida.In one embodiment, a satellite, hereinafter referred to as an "observing satellite", is used to obtain information on electromagnetic energy emitted from a source or sources on Earth. The observation satellite orbits the Earth in an orbit that has an inclination greater than 90° (that is, 90 degrees) and less than 270° (that is, 270 degrees), defining such an orbit as retrograde to the direction of rotation. nature of the Earth. Furthermore, the observation satellite comprises at least one receiving antenna and one transmitter. The at least one receiving antenna has a receiving pattern directed towards the Earth, and is suitable to receive electromagnetic energy in the radio frequency range as the observation satellite is orbiting relative to the Earth's surface. The transmitter is configured to at least one of: (i) retransmit at least part of the received electromagnetic energy, (ii) transmit information representing at least part of the received electromagnetic energy, and (iii) transmit information that is derived from at least least part of the received electromagnetic energy.

Por tanto, el satélite de observación es capaz de recoger datos que mejoran significativamente la capacidad de comprender la composición y el origen de la energía transmitida al espacio a efectos de comunicaciones por satélite. Dado que la mayoría de los satélites de comunicaciones están diseñados para comunicaciones en vez de para funciones de recogida de datos o de análisis, un satélite de observación puede proporcionar radicalmente más datos, que no pueden recogerse mediante satélites de comunicación tal como existen hoy en día, sobre la naturaleza de transmisiones de enlace ascendente. La detección de interferencia, la optimización de sistemas, la planificación de espectro y muchas otras aplicaciones se benefician enormemente de los datos y la comprensión producida por el satélite de observación. En particular, colocando el satélite de observación en una órbita altamente inclinada (retrógrada), su velocidad con respecto a la superficie de la Tierra es mayor que la de un satélite en una órbita prógrada a una altitud similar y el satélite de observación es capaz de revisitar frecuentemente una posición dada con respecto a la superficie de la Tierra y recibir transmisiones desde una zona determinada en la Tierra. Además, en una realización, colocar el satélite de observación a una altitud similar a la altitud de satélites a los que están destinadas en general unas transmisiones de interés (a continuación en el presente documento denominados “satélites objetivo”) es ventajoso porque el satélite de observación puede ser capaz entonces de observar una zona grande en la Tierra y observar la mayoría de las señales destinadas a determinados satélites objetivo.Therefore, the observation satellite is capable of collecting data that significantly improves the ability to understand the composition and origin of the energy transmitted to space for the purposes of satellite communications. Since most communication satellites are designed for communications rather than data collection or analysis functions, an observation satellite can provide radically more data, which cannot be collected by communication satellites as they exist today. , on the nature of uplink transmissions. Interference detection, system optimization, spectrum planning, and many other applications greatly benefit from the data and insights produced by the observation satellite. In particular, by placing the observation satellite in a highly inclined (retrograde) orbit, its velocity relative to the Earth's surface is greater than that of a satellite in a prograde orbit at a similar altitude, and the observation satellite is capable of frequently revisit a given position with respect to the Earth's surface and receive transmissions from a given area on Earth. Furthermore, in one embodiment, placing the observation satellite at an altitude similar to the altitude of satellites to which transmissions of interest are generally intended (hereinafter referred to as "target satellites") is advantageous because the observation satellite observation can then be able to observe a large area on Earth and observe most of the signals destined for certain target satellites.

El uso del satélite de observación mencionado anteriormente para comprender y manejar problemas de interferencia en el contexto de comunicaciones por satélite resulta de un cambio de enfoque. La finalidad es intentar descubrir qué señales se emiten al espacio desde unas fuentes en la Tierra. Sin embargo, en vez de intentar hacer esto desde un punto cerca de la superficie de la Tierra, el satélite de observación permite hacer esto desde un punto en el espacio y especialmente desde un punto cerca de la órbita de interés. Por tanto, esto permite que se recoja información sobre las señales que alcanzan la órbita de interés de manera más eficaz.The use of the observation satellite mentioned above to understand and manage interference problems in the context of satellite communications results from a change in focus. The purpose is to try to discover what signals are being emitted into space from sources on Earth. However, instead of trying to do this from a point near the Earth's surface, the observation satellite allows this to be done from a point in space and especially from a point near the orbit of interest. Therefore, this allows information on signals reaching the orbit of interest to be collected more efficiently.

La inclinación es el ángulo entre el plano ecuatorial y el plano en el que el satélite orbita la Tierra. Un satélite con una inclinación de 0° (es decir, 0 grados) se define como que orbita en el plano ecuatorial en el sentido del sentido de rotación de la Tierra.Inclination is the angle between the equatorial plane and the plane in which the satellite orbits the Earth. A satellite with an inclination of 0° (ie 0 degrees) is defined as orbiting in the equatorial plane in the direction of the Earth's rotation.

Tal como se mencionó anteriormente, el transmisor del satélite de observación está configurado para realizar una de tres operaciones (denotadas (i), (ii) y (iii) respectivamente), una combinación de dos de estas tres operaciones (concretamente, (i)+(ii), (i)+(iii), o (ii)+(iii)), o las tres operaciones (concretamente, (i)+(ii)+(iii)).As mentioned above, the observation satellite transmitter is configured to perform one of three operations (denoted (i), (ii) and (iii) respectively), a combination of two of these three operations (namely, (i) +(ii), (i)+(iii), or (ii)+(iii)), or all three operations (specifically, (i)+(ii)+(iii)).

Concretamente, en una subrealización, el transmisor está configurado para retransmitir al menos parte de la energía electromagnética recibida (por ejemplo, a una estación en tierra en la Tierra, o a otro satélite). Por tanto, la energía electromagnética recibida, o una parte de la misma, puede transmitirse sin ningún procesamiento por el propio satélite de observación. En ese caso, cualquier procesamiento de la energía electromagnética recibida, o una parte de la misma, (para análisis, geolocalización, etc.) puede realizarse entonces fuera del satélite de observación, por ejemplo, en la Tierra, mediante una estación de procesamiento.Specifically, in a sub-embodiment, the transmitter is configured to retransmit at least part of the received electromagnetic energy (eg, to a ground station on Earth, or to another satellite). Therefore, the received electromagnetic energy, or a part of it, can be transmitted without any processing by the observation satellite itself. In that case, any processing of the received electromagnetic energy, or a part of it, (for analysis, geolocation, etc.) can then be done outside the observation satellite, for example on Earth, by means of a processing station.

Alternativa o adicionalmente, en otra subrealización, el transmisor puede estar configurado para transmitir (por ejemplo a una estación en tierra en la Tierra, o a otro satélite) información que representa al menos parte de la energía electromagnética recibida. Esto puede significar, por ejemplo, digitalizar y/o comprimir la energía electromagnética recibida, o una parte de la misma.Alternatively or additionally, in another sub-embodiment, the transmitter may be configured to transmit (eg to a ground station on Earth, or to another satellite) information representing at least part of the received electromagnetic energy. This may mean, for example, digitizing and/or compressing the received electromagnetic energy, or a part of it.

Alternativa o adicionalmente, en aún otra subrealización, el transmisor puede estar configurado para transmitir (por ejemplo, a una estación en tierra en la Tierra, o a otro satélite) información que se deriva de al menos parte de la energía electromagnética recibida (especialmente en lugar de la propia energía electromagnética recibida). La información puede derivarse de la energía electromagnética recibida, o de una parte de la misma, por ejemplo, determinando o estimando, usando algún equipo (también denominada “carga útil”) dentro del propio satélite, la ubicación en la Tierra de la fuente de energía electromagnética recibida (tal como la fuente de una fuente de interferencia). Derivar información de la energía electromagnética recibida, o de una parte de la misma, también puede comprender generar, usando algún equipo dentro del propio satélite, información sobre el espectro de energía, la polarización, el esquema de modulación, etc. de la energía electromagnética recibida.Alternatively or additionally, in yet another sub-embodiment, the transmitter may be configured to transmit (eg, to a ground station on Earth, or to another satellite) information that is derived from at least part of the received electromagnetic energy (especially instead of of the received electromagnetic energy itself). The information may be derived from the received electromagnetic energy, or a part thereof, for example by determining or estimating, using some equipment (also called a "payload") within the satellite itself, the location on Earth of the source of received electromagnetic energy (such as the source of an interference source). Deriving information from the received electromagnetic energy, or a part thereof, may also comprise generating, using some equipment within the satellite itself, information about the energy spectrum, polarization, modulation scheme, etc. of the received electromagnetic energy.

Dicho de otro modo, el satélite de observación se usa para obtener información sobre energía electromagnética emitida desde una fuente, o desde unas fuentes, en la Tierra en el sentido de que el proceso de obtener realmente la información sobre la energía electromagnética recibida puede realizarse dentro o fuera del satélite de observación. Concretamente, el satélite de observación puede actuar como una herramienta que contribuye al proceso de obtener información sobre energía electromagnética emitida desde una fuente, o desde unas fuentes, en la Tierra.In other words, the observation satellite is used to obtain information on electromagnetic energy emitted from a source, or sources, on Earth in the sense that the process of actually obtaining the information on received electromagnetic energy can be done within or outside the observation satellite. Specifically, the observation satellite can act as a tool that contributes to the process of obtaining information on electromagnetic energy emitted from a source, or sources, on Earth.

En una realización, el satélite de observación es adecuado para obtener información sobre energía electromagnética emitida desde una fuente, o desde unas fuentes, en la Tierra y que alcanza la órbita geoestacionaria. Monitorizar las señales transmitidas hacia satélites en el arco orbital geoestacionario a una altitud de aproximadamente 35800 kilómetros es particularmente interesante puesto que la órbita geoestacionaria es de suma importancia para numerosas comunicaciones por satélite.In one embodiment, the observation satellite is suitable for obtaining information on electromagnetic energy emitted from a source, or sources, on Earth and reaching geostationary orbit. Monitoring signals transmitted to satellites in the geostationary orbital arc at an altitude of approximately 35,800 km is particularly interesting since the geostationary orbit is of paramount importance for numerous satellite communications.

En una realización, el transmisor del satélite de observación está configurado para transmitir, hacia la Tierra, al menos parte de la energía electromagnética recibida o la información que representa, o que se deriva de, al menos parte de la energía electromagnética recibida. Hacer esto permite que una estación de recepción en la Tierra, o una estación de procesamiento que se comunica con tal estación de recepción, derive información adicional de la energía electromagnética recibida por el satélite. Por ejemplo, puede determinarse la ubicación de la fuente de alguna energía electromagnética recibida.In one embodiment, the observation satellite transmitter is configured to transmit, toward Earth, at least part of the received electromagnetic energy or information representing, or derived from, at least part of the received electromagnetic energy. Doing this allows a receiving station on Earth, or a processing station communicating with such a receiving station, to derive additional information from the electromagnetic energy received by the satellite. For example, the location of the source of any received electromagnetic energy can be determined.

Sin embargo, el transmisor puede no estar configurado para enviar directamente la energía electromagnética recibida (o una parte de la misma) o la información que representa, o que se deriva de, la energía electromagnética recibida hacia la Tierra. En cambio, otro satélite o vehículo espacial puede funcionar como una estación de transmisión que transmite la transmisión a la Tierra. Tal satélite o vehículo espacial de transmisión puede estar configurado para realizar un procesamiento adicional de información recibida desde el satélite de observación.However, the transmitter may not be configured to directly send received electromagnetic energy (or a portion thereof) or information representing, or derived from, received electromagnetic energy toward Earth. Instead, another satellite or space vehicle can function as a transmitting station that relays the transmission to Earth. Such a transmitting satellite or spacecraft may be configured to perform further processing of information received from the observation satellite.

En una realización, la información que se deriva de la energía electromagnética recibida se obtiene procesando al menos parte de la energía electromagnética recibida dentro del satélite de observación. En tal caso, el equipo de procesamiento está integrado con el satélite de observación para hacer esto.In one embodiment, the information derived from the received electromagnetic energy is obtained by processing at least part of the received electromagnetic energy within the observation satellite. In such a case, the processing equipment is integrated with the observation satellite to do this.

En una realización, el procesamiento comprende al menos uno de: (a) conversión descendente seleccionable de señal analógica a frecuencia intermedia común; (b) conversión de analógico a digital de señales proporcionadas por, es decir portadas por, al menos parte de la energía electromagnética recibida; (c) análisis de espectro de al menos parte de la energía electromagnética recibida; (d) análisis de desplazamiento Doppler de al menos parte de la energía electromagnética recibida; (e) análisis de tasa Doppler de al menos parte de la energía electromagnética recibida; (f) procesamiento de dirección de llegada o ángulo de llegada; (g) procesamiento de diferencia de tiempo de llegada (TDOA); (h) procesamiento de diferencia de frecuencia de llegada (FDOA); (i) mediciones de referencia entre dos o más elementos de antena; (j) filtrado de datos; y (k) compresión de datos.In one embodiment, the processing comprises at least one of: (a) selectable downconversion of analog signal to common intermediate frequency; (b) analog to digital conversion of signals provided by, ie carried by, at least part of the received electromagnetic energy; (c) spectrum analysis of at least part of the received electromagnetic energy; (d) Doppler shift analysis of at least part of the received electromagnetic energy; (e) Doppler rate analysis of at least part of the received electromagnetic energy; (f) arrival direction or arrival angle processing; (g) time difference of arrival (TDOA) processing; (h) frequency difference of arrival (FDOA) processing; (i) reference measurements between two or more antenna elements; (j) data filtering; and (k) data compression.

Por tanto, el satélite de observación puede ser capaz de realizar diferentes tipos de procesamiento en la energía electromagnética recibida.Therefore, the observation satellite may be able to perform different types of processing on the received electromagnetic energy.

Por ejemplo, a través de la conversión de analógico a digital, las señales portadas por la energía electromagnética recibida pasan a ser accesibles para un procesamiento digital adicional.For example, through analog-to-digital conversion, signals carried by received electromagnetic energy become accessible for further digital processing.

El análisis de espectro y el procesamiento de dirección de llegada (o radiogoniometría (DF)) también pueden ayudar a identificar la composición y el origen de la energía electromagnética respectivamente. Un experto en la técnica sabría cómo realizar el análisis de espectro y el procesamiento de dirección de llegada (DOA). En ese sentido, más antecedentes sobre el procesamiento de DOA pueden encontrarse, por ejemplo, en Schmidt, R. O., “Multiple emitter location and signal parameter stimation,” IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Vol. 34, n.° 3, 276-280, marzo, 1986; o en Lipsky, Stephen E., “Microwave passive direction finding”, SciTech Publishing, 2003. Existen otras numerosas referencias en la bibliografía académica sobre el procesamiento de dirección de llegada.Spectrum analysis and direction-of-arrival (or direction finding (DF)) processing can also help identify the composition and origin of electromagnetic energy, respectively. One skilled in the art would know how to perform spectrum analysis and direction of arrival (DOA) processing. In that regard, more background on DOA processing can be found, for example, in Schmidt, RO, “Multiple emitter location and signal parameter estimation,” IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Vol. 34, No. 3, 276- 280, March, 1986; or in Lipsky, Stephen E., “Microwave passive direction finding”, SciTech Publishing, 2003. There are numerous other references in the academic literature on direction of arrival processing.

El filtrado de datos y la compresión de datos podría reducir la cantidad de datos transmitidos por el satélite de observación.Data filtering and data compression could reduce the amount of data transmitted by the observation satellite.

En una realización, la al menos una antena de recepción del satélite de observación es adecuada para recibir energía electromagnética en un intervalo de radiofrecuencia de entre 1 GHz y 100 GHz. Obtener, y después analizar, energía electromagnética en el intervalo de microondas (es decir, entre 1 GHz y 100 GHz) es particularmente ventajoso puesto que se realizan en general comunicaciones por satélite en este intervalo de modo que la interferencia en el contexto de las comunicaciones por satélite está provocada principalmente por energía electromagnética en este intervalo de frecuencia.In one embodiment, the at least one observation satellite receiving antenna is suitable for receiving electromagnetic energy in a radio frequency range between 1 GHz and 100 GHz. Obtain, and then analyze, electromagnetic energy in the microwave range (i.e. , between 1 GHz and 100 GHz) is particularly advantageous since satellite communications are generally performed in this range so that interference in the context of satellite communications is mainly caused by electromagnetic energy in this frequency range.

En una subrealización de la realización mencionada anteriormente, la al menos una antena de recepción del satélite de observación es adecuada para recibir energía electromagnética en un intervalo de radiofrecuencia que es al menos uno de: (a) entre 1 y 2 GHz (banda L); (b) entre 2 y 4 GHz (banda S); (c) entre 4 y 8 GHz (banda C); (d) entre 8 y 12 GHz (banda X); (e) entre 12 y 18 GHz (banda Ku); y (f) entre 26,5 y 40 g Hz (banda Ka). Estas bandas de frecuencia a modo de ejemplo son de interés particular para las comunicaciones por satélite.In a sub-embodiment of the aforementioned embodiment, the at least one receiving antenna of the observation satellite is suitable for receiving electromagnetic energy in a radio frequency range that is at least one of: (a) between 1 and 2 GHz (L-band) ; (b) between 2 and 4 GHz (S band); (c) between 4 and 8 GHz (C band); (d) between 8 and 12 GHz (X-band); (e) between 12 and 18 GHz (K u band); and (f) between 26.5 and 40 g Hz (K a band). These exemplary frequency bands are of particular interest for satellite communications.

En una realización, la al menos una antena de recepción del satélite de observación es adecuada para recibir energía electromagnética en un intervalo de radiofrecuencia usado por satélites geoestacionarios para recibir señales desde la Tierra. Dicho de otro modo, el satélite de observación puede usarse para obtener información sobre energía electromagnética emitida desde la Tierra a efectos de comunicaciones por satélite independientemente de la radiofrecuencia. In one embodiment, the at least one observation satellite receiving antenna is suitable for receiving electromagnetic energy in a radio frequency range used by geostationary satellites to receive signals from Earth. In other words, the observation satellite can be used to obtain information on electromagnetic energy emitted from the Earth for the purpose of satellite communications regardless of radio frequency.

En una realización, la al menos una antena de recepción del satélite de observación es adecuada para recibir energía electromagnética que tiene al menos una de: una polarización lineal; una polarización vertical; una polarización horizontal; una polarización elíptica; y una polarización circular. Esta realización es ventajosa puesto que puede ser útil para obtener información sobre la polarización de la energía electromagnética recibida.In one embodiment, the at least one observation satellite receiving antenna is suitable for receiving electromagnetic energy having at least one of: a linear polarization; a vertical polarization; a horizontal polarization; an elliptical polarization; and a circular polarization. This embodiment is advantageous since it can be useful to obtain information about the polarization of the received electromagnetic energy.

En una realización, la al menos una antena de recepción del satélite de observación está configurada para recibir, durante un periodo orbital, energía electromagnética desde una zona que cubre más de la mitad de la superficie de la Tierra.In one embodiment, the at least one receiving antenna of the observation satellite is configured to receive, during an orbital period, electromagnetic energy from an area that covers more than half of the Earth's surface.

En una realización, la energía electromagnética recibida comprende más de sólo información destinada a controlar el propio satélite de observación. El satélite de observación tiene como finalidad, de hecho, recoger información sobre señales destinadas a satélites distintos del satélite de observación. El satélite de observación tiene como finalidad recoger información sobre señales destinadas a los denominados satélites objetivo, tal como se mencionó anteriormente.In one embodiment, the received electromagnetic energy comprises more than just information intended to control the observation satellite itself. The purpose of the observation satellite is, in fact, to collect information on signals destined for satellites other than the observation satellite. The observation satellite is intended to collect information on signals destined for so-called target satellites, as mentioned above.

En una realización, la energía electromagnética recibida comprende energía destinada a al menos otro satélite. Las señales para controlar el propio satélite de observación pueden transmitirse en una banda de frecuencia específica, o a través de otros medios tal como se explicará a continuación. Por tanto, en esta realización, la energía electromagnética recibida por el satélite de observación no es una señal de control para el satélite de observación. In one embodiment, the received electromagnetic energy comprises energy intended for at least one other satellite. The signals to control the observation satellite itself can be transmitted in a specific frequency band, or through other means as will be explained below. Therefore, in this embodiment, the electromagnetic energy received by the observation satellite is not a control signal for the observation satellite.

En una realización, el satélite de observación orbita la Tierra en una órbita que tiene una inclinación mayor de 175° (175 grados) y menor de 185° (185 grados). En una órbita de este tipo, el satélite de observación se mueve en una órbita particularmente ventajosa para recibir energía electromagnética transmitida en la dirección de la órbita geoestacionaria.In one embodiment, the observation satellite orbits the Earth in an orbit having an inclination greater than 175° (175 degrees) and less than 185° (185 degrees). In such an orbit, the observation satellite moves in an orbit particularly advantageous for receiving electromagnetic energy transmitted in the direction of the geostationary orbit.

En una realización, el satélite de observación orbita la Tierra en una órbita que tiene un apogeo que difiere en no más de 4000 kilómetros de la órbita geoestacionaria. En esta órbita, el satélite de observación es capaz de recibir energía electromagnética que corresponde estrechamente a la energía electromagnética real que alcanza la órbita geoestacionaria. Por tanto, esto permite que el satélite de observación obtenga datos para proporcionar una buena estimación de la energía electromagnética real que alcanza los satélites geoestacionarios.In one embodiment, the observation satellite orbits the Earth in an orbit having an apogee that differs by no more than 4000 kilometers from the geostationary orbit. In this orbit, the observation satellite is capable of receiving electromagnetic energy that closely corresponds to the actual electromagnetic energy reaching the geostationary orbit. This therefore allows the observation satellite to obtain data to provide a good estimate of the actual electromagnetic energy reaching geostationary satellites.

En una realización, el satélite de observación orbita la Tierra en una órbita que tiene un apogeo que es uno cualquiera de: entre 31700 y 34700 kilómetros sobre el nivel medio del mar, y entre 36700 y 39700 kilómetros sobre el nivel medio del mar. En esta órbita, el riesgo de colisión con los propios satélites geoestacionarios y otros objetos espaciales residentes (RSO), incluyendo basura espacial, se minimiza adicionalmente, basándose en el catálogo público actual de objetos en órbita.In one embodiment, the observation satellite orbits the Earth in an orbit having an apogee that is any one of: between 31,700 and 34,700 kilometers above mean sea level, and between 36,700 and 39,700 kilometers above mean sea level. In this orbit, the risk of collision with the geostationary satellites themselves and other resident space objects (RSOs), including space debris, is further minimized, based on the current public catalog of orbiting objects.

En una realización, el satélite de observación orbita la Tierra en una órbita que tiene una excentricidad que es menor de 0,05.In one embodiment, the observation satellite orbits the Earth in an orbit that has an eccentricity that is less than 0.05.

En una realización, el satélite de observación no es en sí mismo un satélite de comunicación para transmitir información de usuario final desde un punto de la Tierra hasta otro punto en la Tierra. Por tanto, en esta realización, el satélite de observación funciona independientemente de satélites de comunicación existentes. El satélite de observación, como una entidad independiente, también proporciona por tanto la capacidad de monitorizar el espectro entre satélites geoestacionarios existentes, en ubicaciones orbitales vacantes a lo largo del arco. Esto permite la evaluación del entorno de espectro antes de desplegar un activo de satélite a una ubicación dada, que podría informar de planificación de espectro y decisiones de despliegue de flota. Esto muestra que, en algunas realizaciones, el satélite de observación puede usarse más allá de la gestión de interferencia.In one embodiment, the observation satellite is not itself a communication satellite for transmitting end-user information from one point on Earth to another point on Earth. Therefore, in this embodiment, the observation satellite operates independently of existing communication satellites. The observing satellite, as an independent entity, therefore also provides the ability to monitor spectrum between existing geostationary satellites, at vacant orbital locations along the arc. This allows assessment of the spectrum environment prior to deploying a satellite asset to a given location, which could inform spectrum planning and fleet deployment decisions. This shows that, in some embodiments, the observation satellite can be used beyond interference management.

En una realización, el transmisor del satélite de observación está configurado para transmitir (o retransmitir) usando al menos uno de: (a) realizar un enlace descendente de los datos (es decir, los datos correspondientes a los casos mencionados anteriormente (i), (ii) o (iii), o cualquier combinación de los mismos) mediante el uso de frecuencias microondas dedicadas específicas; (b) realizar un enlace descendente de datos utilizando un transmisor capaz de ajustar de manera dinámica su banda de frecuencia de transmisión; (c) transmisión usando un espectro ensanchado de bajo nivel; (d) al menos un enlace de comunicación óptico; y (e) un método de almacenamiento y reenvío en el que la transmisión (o retransmisión) se retarda de la recepción de la señal.In one embodiment, the observation satellite transmitter is configured to transmit (or retransmit) using at least one of: (a) downlinking the data (i.e., the data corresponding to the aforementioned cases (i), (ii) or (iii), or any combination thereof) through the use of specific dedicated microwave frequencies; (b) perform a data downlink using a transmitter capable of dynamically adjusting its transmission frequency band; (c) transmission using low level spread spectrum; (d) at least one optical communication link; and (e) a store-and-forward method in which the transmission (or retransmission) is delayed from the reception of the signal.

En una realización, el satélite comprende además un receptor conectado a al menos una antena de recepción, teniendo el receptor capacidad y agilidad de espectro suficiente para reconfigurarse a diferentes frecuencias a lo largo de un intervalo amplio del espectro de radiofrecuencia. Por tanto, el satélite puede recibir energía electromagnética en un intervalo de frecuencia amplio en oposición a unos satélites existentes.In one embodiment, the satellite further comprises a receiver connected to at least one receiving antenna, the receiver having sufficient spectrum capacity and agility to reconfigure to different frequencies over a wide range of the radio frequency spectrum. Therefore, the satellite can receive electromagnetic energy in a wide frequency range as opposed to existing satellites.

La invención también se refiere a un satélite para obtener información sobre energía electromagnética emitida desde una fuente, o desde unas fuentes, en la Tierra. El satélite orbita la Tierra en una órbita que tiene una inclinación mayor de 90° (es decir, 90 grados) y menor de 270° (es decir, 270 grados). El satélite comprende medios para recibir, mientras que el satélite está orbitando con respecto a la superficie de la Tierra, energía electromagnética en el intervalo de radiofrecuencia, desde una fuente, o desde unas fuentes, en la Tierra usando al menos una antena de recepción que tiene un patrón de recepción dirigido hacia la Tierra. El satélite también comprende medios de transmisión para al menos uno de: (i) retransmitir al menos parte de la energía electromagnética recibida; (ii) transmitir información que representa al menos parte de la energía electromagnética recibida; y (iii) transmitir información que se deriva de al menos parte de la energía electromagnética recibida.The invention also relates to a satellite for obtaining information on electromagnetic energy emitted from a source or sources on Earth. The satellite orbits the Earth in an orbit that has an inclination greater than 90° (ie 90 degrees) and less than 270° (ie 270 degrees). The satellite comprises means for receiving, while that the satellite is orbiting with respect to the surface of the Earth, electromagnetic energy in the radio frequency range, from a source, or sources, on Earth using at least one receiving antenna having a receiving pattern directed towards the Earth. The satellite also comprises transmission means for at least one of: (i) retransmitting at least part of the received electromagnetic energy; (ii) transmit information representing at least part of the received electromagnetic energy; and (iii) transmitting information that is derived from at least part of the received electromagnetic energy.

En una realización, una pluralidad de satélites tal como se describió anteriormente se usan juntos con el fin de obtener información sobre energía electromagnética emitida desde una fuente, o desde unas fuentes, en la Tierra.In one embodiment, a plurality of satellites as described above are used together in order to obtain information on electromagnetic energy emitted from a source or sources on Earth.

La invención también se refiere a un método para hacer funcionar un satélite, o una pluralidad de satélites, tal como se describió anteriormente.The invention also relates to a method of operating a satellite, or a plurality of satellites, as described above.

La invención también se refiere a un sistema que comprende al menos un satélite de observación según una cualquiera de las realizaciones anteriores, al menos una estación en tierra configurada para obtener, a partir del al menos un satélite de observación, la energía electromagnética recibida o la información que representa, o que se deriva de, la energía electromagnética recibida, y al menos una estación de procesamiento. La al menos una estación de procesamiento está configurada para estimar, a partir de la energía electromagnética recibida o la información que representa, o que se deriva de, la energía electromagnética recibida, obtenida por la al menos una estación en tierra, al menos uno de: (a) la composición de al menos parte de la energía electromagnética recibida; (b) una ubicación en la Tierra del origen de al menos parte de la energía electromagnética recibida; (c) un nivel de energía electromagnética recibida que alcanza al menos parte de la órbita geoestacionaria; y (d) al menos una característica de una transmisión de enlace ascendente.The invention also relates to a system comprising at least one observation satellite according to any one of the above embodiments, at least one ground station configured to obtain, from the at least one observation satellite, the electromagnetic energy received or the information representing, or derived from, the received electromagnetic energy, and at least one processing station. The at least one processing station is configured to estimate, from the received electromagnetic energy or the information that represents, or is derived from, the received electromagnetic energy, obtained by the at least one ground station, at least one of : (a) the composition of at least part of the received electromagnetic energy; (b) a location on Earth of the origin of at least some of the received electromagnetic energy; (c) a level of received electromagnetic energy that reaches at least part of the geostationary orbit; and (d) at least one characteristic of an uplink transmission.

En el sistema descrito anteriormente, la estación de procesamiento se ubica en la Tierra. Sin embargo, la invención no se limita a tal configuración. Tal como se explicó anteriormente, el procesamiento también puede llevarse a cabo, por ejemplo, completa o parcialmente en el satélite de observación o en otro satélite.In the system described above, the processing station is located on Earth. However, the invention is not limited to such a configuration. As explained above, the processing can also be carried out, for example, completely or partially on the observation satellite or on another satellite.

Cuando se emplea más de un satélite de observación, la cantidad de energía electromagnética recibida puede aumentarse. Además, puede reducirse el tiempo de respuesta, es decir, el tiempo desde que se solicita una acción desde el sistema hasta la respuesta correspondiente.When more than one observation satellite is used, the amount of electromagnetic energy received can be increased. In addition, the response time, ie the time from when an action is requested from the system to the corresponding response, can be reduced.

La invención también se refiere a un método que comprende: obtener, mediante al menos una estación en tierra, una señal que se origina a partir de un satélite (en este caso denominado “satélite de observación”, tal como se mencionó anteriormente) que orbita la Tierra en una órbita que tiene una inclinación mayor de 90° (90 grados) y menor de 270° (270 grados). La señal comunica al menos una de: (i) energía electromagnética recibida por el satélite de observación, (ii) información que representa energía electromagnética recibida por el satélite de observación, e (iii) información que se deriva de energía electromagnética recibida por el satélite de observación. El método comprende también: estimar, mediante al menos una estación de procesamiento, a partir de al menos parte de la energía electromagnética recibida o la información que representa, o que se deriva de, al menos parte de la energía electromagnética recibida, obtenida mediante la al menos una estación en tierra, al menos uno de: (a) la composición de al menos parte de la energía electromagnética recibida; (b) una ubicación en la Tierra del origen de al menos parte de la energía electromagnética recibida; (c) un nivel de energía electromagnética recibida que alcanza al menos parte de la órbita geoestacionaria; y (d) al menos una característica de una transmisión de enlace ascendente.The invention also relates to a method comprising: obtaining, by means of at least one ground station, a signal originating from a satellite (in this case called "observation satellite", as mentioned above) orbiting Earth in an orbit that has an inclination greater than 90° (90 degrees) and less than 270° (270 degrees). The signal communicates at least one of: (i) electromagnetic energy received by the observation satellite, (ii) information representing electromagnetic energy received by the observation satellite, and (iii) information that is derived from electromagnetic energy received by the satellite observational. The method also comprises: estimating, by means of at least one processing station, from at least part of the received electromagnetic energy or the information that represents, or is derived from, at least part of the received electromagnetic energy, obtained by means of the at least one ground station, at least one of: (a) the composition of at least part of the received electromagnetic energy; (b) a location on Earth of the origin of at least some of the received electromagnetic energy; (c) a level of received electromagnetic energy that reaches at least part of the geostationary orbit; and (d) at least one characteristic of an uplink transmission.

En el contexto del método descrito anteriormente, la estación de procesamiento se ubica en la Tierra. Sin embargo, tal como ya se mencionó anteriormente, la invención no se limita a tal configuración. El procesamiento también puede llevarse a cabo, por ejemplo, completa o parcialmente en el satélite de observación o en otro satélite.In the context of the method described above, the processing station is located on Earth. However, as already mentioned above, the invention is not limited to such a configuration. The processing can also be carried out, for example, completely or partially on the observation satellite or on another satellite.

En una realización, estimar la ubicación comprende estimar una longitud y latitud. De tal manera, puede determinarse la ubicación del origen (es decir, fuente) de la energía electromagnética. La determinación de la fuente de la energía electromagnética puede permitir entonces la eliminación de la interferencia por ejemplo mediante un operario de satélite que contacta con el operario de una estación de transmisión para detener la transmisión o mediante un operario de una estación de transmisión que realiza reparaciones necesarias de un equipo averiado o desalineado.In one embodiment, estimating the location comprises estimating a longitude and latitude. In such a manner, the location of the origin (ie, source) of the electromagnetic energy can be determined. Determining the source of the electromagnetic energy may then allow the interference to be removed, for example by a satellite operator contacting a transmission station operator to stop transmission or by a transmission station operator carrying out repairs. necessary from damaged or misaligned equipment.

En una realización, estimar una ubicación en la Tierra del origen de al menos parte de la energía electromagnética recibida comprende estimar la ubicación de una fuente de interferencia.In one embodiment, estimating a location on Earth of the origin of at least part of the received electromagnetic energy comprises estimating the location of an interfering source.

En una realización, estimar al menos una característica de una transmisión de enlace ascendente comprende estimar un patrón de enlace ascendente de al menos uno de una antena en la Tierra y un grupo de antenas en la Tierra. In one embodiment, estimating at least one characteristic of an uplink transmission comprises estimating an uplink pattern of at least one of an antenna on Earth and a group of antennas on Earth.

La invención también se refiere a un método para hacer funcionar un satélite de observación, al uso de un satélite de observación para los propósitos mencionados anteriormente (es decir, para estimar: (a) la composición de al menos parte de la energía electromagnética recibida; (b) una ubicación en la Tierra del origen de al menos parte de la energía electromagnética recibida; (c) un nivel de energía electromagnética recibida que alcanza al menos parte de la órbita geoestacionaria; y (d) al menos una característica de una transmisión de enlace ascendente). The invention also relates to a method of operating an observation satellite, to the use of an observation satellite for the aforementioned purposes (i.e., to estimate: (a) the composition of at least part of the received electromagnetic energy; (b) a location on Earth of the origin of at least part of the received electromagnetic energy; (c) a level of received electromagnetic energy that reaches at least part of the geostationary orbit; and (d) at least one characteristic of a transmission uplink).

[Breve descripción de los dibujos][Brief description of the drawings]

Ahora se describirán realizaciones de la presente invención, junto con las figuras adjuntas en las que:Embodiments of the present invention will now be described, together with the accompanying figures, in which:

la figura 1 ilustra esquemáticamente una situación a modo de ejemplo en la que un satélite experimenta interferencia; la figura 2 ilustra esquemáticamente otra situación a modo de ejemplo en la que un satélite experimenta interferencia; la figura 3 ilustra esquemáticamente una situación a modo de ejemplo en la que el funcionamiento de un satélite se perturba mediante una estación en tierra que recoge una transmisión terrestre;Figure 1 schematically illustrates an exemplary situation in which a satellite experiences interference; Figure 2 schematically illustrates another exemplary situation in which a satellite experiences interference; Figure 3 schematically illustrates an exemplary situation where the operation of a satellite is disturbed by a ground station picking up a terrestrial transmission;

la figura 4 ilustra esquemáticamente un satélite de observación en una órbita retrógrada y otro satélite, en una realización de la invención;Figure 4 schematically illustrates an observation satellite in a retrograde orbit and another satellite, in an embodiment of the invention;

la figura 5 ilustra esquemáticamente un satélite de observación en una órbita retrógrada y otro satélite, en una realización de la invención;Figure 5 schematically illustrates an observation satellite in a retrograde orbit and another satellite, in an embodiment of the invention;

la figura 6 ilustra esquemáticamente un satélite altamente inclinado, es decir, en una órbita retrógrada, en una realización de la invención;Figure 6 schematically illustrates a highly inclined satellite, ie in a retrograde orbit, in one embodiment of the invention;

la figura 7 ilustra esquemáticamente la composición de un satélite de observación en una realización de la invención; la figura 8 ilustra esquemáticamente la composición de una carga útil de satélite de observación en una realización de la invención;Figure 7 schematically illustrates the composition of an observation satellite in an embodiment of the invention; Figure 8 schematically illustrates the composition of an observation satellite payload in one embodiment of the invention;

la figura 9 ilustra esquemáticamente una composición de una estación de procesamiento en una realización de la invención;Figure 9 schematically illustrates a composition of a processing station in an embodiment of the invention;

la figura 10 ilustra esquemáticamente una transmisión desde un satélite a través de un elemento de transmisión; la figura 11 ilustra esquemáticamente un método en una realización de la invención; yFigure 10 schematically illustrates a transmission from a satellite through a transmission element; Figure 11 schematically illustrates a method in one embodiment of the invention; Y

la figura 12 ilustra esquemáticamente un método en una realización de la invención.Figure 12 schematically illustrates a method in one embodiment of the invention.

[Descripción detallada][Detailed description]

La presente invención se describirá ahora junto con realizaciones específicas. Las realizaciones específicas sirven para dotar al experto en la técnica de una mejor comprensión, pero no se pretende de ninguna manera restringir el alcance de la invención, que se define mediante las reivindicaciones adjuntas. En particular, las realizaciones descritas independientemente a lo largo de la descripción pueden combinarse para formar realizaciones adicionales hasta el punto de que no son mutuamente exclusivas.The present invention will now be described in conjunction with specific embodiments. The specific embodiments serve to provide those skilled in the art with a better understanding, but are not intended in any way to restrict the scope of the invention, which is defined by the appended claims. In particular, the embodiments described independently throughout the description may be combined to form additional embodiments to the extent that they are not mutually exclusive.

La figura 1 ilustra esquemáticamente un satélite 30 que orbita la Tierra en una órbita geoestacionaria (denominada “GEOórbita” en la figura 1), con el fin de comprender los problemas que abordan algunas realizaciones de la invención. El satélite 30 recibe una señal de enlace ascendente (denominada “enlace ascendente” en la figura 1) desde una estación 60 en tierra (por ejemplo, audio o datos que van a transmitirse hacia otro punto en la Tierra). Adicionalmente, otra estación 50 en tierra transmite energía electromagnética (denominada “portadora interferente” en la figura 1) hacia la ubicación del satélite 30 debido a, por ejemplo, una antena parabólica mal dirigida (es decir, antena mal apuntada) o porque el patrón de radiación de la antena de la estación 50 en tierra no sirve para dirigirla de manera suficiente (por ejemplo, porque su lóbulo principal es demasiado ancho, porque un lóbulo lateral está incidentalmente en la dirección del satélite 30, o porque la potencia de transmisión es demasiado alta). La energía electromagnética transmitida desde la estación 50 en tierra puede estar destinada a un satélite adyacente pero alcanza parcialmente el satélite 30. La energía electromagnética transmitida desde la estación 50 en tierra aparece como una interferencia para el satélite 30 geoestacionario. La interferencia puede perturbar el funcionamiento normal del satélite 30, por ejemplo, reduciendo la capacidad aprovechable del enlace de satélite, por ejemplo, en cuanto a caudal de transmisión de datos, ancho de banda aprovechable, potencia aprovechable en un transpondedor dado, estabilidad de umbral mínimo de ruido, etc. En la figura 1, la distancia entre la órbita del satélite 30 (ilustrada mediante la línea discontinua) y la curvatura de la superficie de la Tierra (ilustrada mediante la línea continua) son esquemáticas y no están a escala. Asimismo, las estaciones en tierra y el satélite representados tampoco están a escala. Estas observaciones se aplican asimismo a las figuras 2, 3, 4, 5, 6 y 10.Figure 1 schematically illustrates a satellite 30 orbiting the Earth in a geostationary orbit (referred to as "GEOorbit" in Figure 1), in order to understand the problems addressed by some embodiments of the invention. Satellite 30 receives an uplink signal (referred to as "uplink" in Figure 1) from a ground station 60 (eg, audio or data to be transmitted to another point on Earth). Additionally, another ground station 50 transmits electromagnetic energy (referred to as the "interfering carrier" in Figure 1) toward the location of the satellite 30 due to, for example, a misdirected satellite dish (i.e., mispointed antenna) or because the pattern of radiation from the ground station 50 antenna does not serve to direct it sufficiently (for example, because its main lobe is too wide, because a side lobe is incidentally in the direction of satellite 30, or because the transmit power is too low). too high). The electromagnetic energy transmitted from the ground station 50 may be destined for an adjacent satellite but partially reaches the satellite 30. The electromagnetic energy transmitted from the ground station 50 appears as interference to the geostationary satellite 30. The interference can disturb the normal operation of the satellite 30, for example, by reducing the usable capacity of the satellite link, for example, in terms of data throughput, usable bandwidth, usable power at a given transponder, threshold stability minimum noise, etc. In Figure 1, the distance between the orbit of satellite 30 (illustrated by the dashed line) and the curvature of the Earth's surface (illustrated by the solid line) are schematic and not to scale. Also, the satellite and ground stations depicted are also not to scale. These remarks also apply to figures 2, 3, 4, 5, 6 and 10.

La figura 2 ilustra esquemáticamente otra situación en la que el satélite 30 experimenta una interferencia, con el fin de comprender los problemas que abordan algunas realizaciones de la invención. Figure 2 schematically illustrates another situation in which the satellite 30 experiences interference, in order to understand the problems addressed by some embodiments of the invention.

En este caso, una estación 60 en tierra transmite una señal de enlace ascendente a un satélite 31 que se desplaza en una órbita más baja que el satélite 30. Por ejemplo, el satélite 31 está en una órbita terrestre baja (LEO) o una órbita terrestre media (MEO) y el satélite 30 está en una órbita geoestacionaria. Aunque la señal de enlace ascendente no está destinada al satélite 30, la energía electromagnética que porta la señal de enlace ascendente alcanza el satélite 30 puesto que, al menos en un punto en el tiempo, los satélites 30, 31 están en la misma línea de visión vista desde la estación 60 en tierra. Por tanto, el satélite 30 puede experimentar una interferencia. El mismo problema puede producirse cuando el satélite 31 está desplazándose en una órbita más alta en comparación con el satélite 30. Una situación de este tipo se explica por ejemplo en Thomas J. Lang, “Conjunction / Interference Between LEO and GEO Comsats”, Proceedings of the AAS / A iaA Astrodynamics Specialist Conference celebrada en Sun Valley, Idaho, 4-7 de agosto de 1997, AAS Paper 97-668.In this case, a ground station 60 transmits an uplink signal to a satellite 31 that is in a lower orbit than satellite 30. For example, satellite 31 is in Low Earth Orbit (LEO) or High Earth Orbit. Middle Earth (MEO) and satellite 30 is in a geostationary orbit. Although the uplink signal is not destined for satellite 30, the electromagnetic energy carried by the uplink signal reaches satellite 30 since, at least at one point in time, satellites 30, 31 are on the same line of sight. view seen from station 60 on the ground. Therefore, the satellite 30 may experience interference. The same problem can occur when satellite 31 is moving in a higher orbit compared to satellite 30. Such a situation is explained for example in Thomas J. Lang, “Conjunction / Interference Between LEO and GEO Comsats”, Proceedings of the AAS/A iaA Astrodynamics Specialist Conference held in Sun Valley, Idaho, August 4-7, 1997, AAS Paper 97-668.

La figura 3 ilustra esquemáticamente otra situación en la que el funcionamiento de un satélite puede perturbarse, con el fin de comprender adicionalmente los problemas que abordan algunas realizaciones de la invención.Figure 3 schematically illustrates another situation in which the operation of a satellite may be disturbed, in order to further understand the problems addressed by some embodiments of the invention.

Una estación 61 base, por ejemplo, usada en un sistema de comunicación móvil, difunde una señal a dispositivos móviles u otras estaciones base. Esta transmisión se capta incidentalmente mediante una estación 60 en tierra. Dicho de otro modo, la estación 60 en tierra incluye accidentalmente la transmisión en un enlace ascendente enviado al satélite 30. Por tanto, el satélite 30 recibe energía electromagnética que no sólo comprende una señal de enlace ascendente para el satélite 30 sino también una parte no destinada al satélite 30.A base station 61, for example, used in a mobile communication system, broadcasts a signal to mobile devices or other base stations. This transmission is incidentally picked up by a station 60 on the ground. In other words, ground station 60 accidentally includes the transmission in an uplink sent to satellite 30. Therefore, satellite 30 receives electromagnetic energy that comprises not only an uplink signal for satellite 30 but also a non-uplink signal. destined for satellite 30.

La ocurrencia de este tipo de fenómeno de interferencia ha sido reconocida por análisis de espectrograma. De hecho, se ha mostrado en el pasado que, por ejemplo, puede producirse una redifusión de GSM tal como se evidencia mediante un análisis de espectrograma que muestra claramente las ráfagas de corrección de temporizaciones. En GSM de hecho, se envía una ráfaga de temporizaciones después de cada décima trama. Puesto que cada trama de GSM es de 4,615 ms, se ha observado la ráfaga de temporizaciones cada 46,15 ms. Esta situación puede producirse en algunas circunstancias por ejemplo si una torre celular de comunicación móvil (estación base) está cerca de una antena de enlace ascendente VSAT (tal como unos pocos cientos de metros entre sí). La antena de enlace ascendente VSAT es susceptible entonces de captar y retransmitir señales desde la torre celular de comunicación móvil hacia la órbita geoestacionaria.The occurrence of this type of interference phenomenon has been recognized by spectrogram analysis. Indeed, it has been shown in the past that, for example, GSM rebroadcasting can occur as evidenced by spectrogram analysis clearly showing timing correction bursts. In GSM, in fact, a burst of timings is sent after every tenth frame. Since each GSM frame is 4.615 ms, the timing burst every 46.15 ms has been observed. This situation may occur in some circumstances for example if a mobile communication cell tower (base station) is close to a VSAT uplink antenna (such as a few hundred meters from each other). The VSAT uplink antenna is then capable of capturing and retransmitting signals from the mobile communication cell tower to the geostationary orbit.

Ahora que se han explicado algunas situaciones de interferencia a modo de ejemplo con referencia a las figuras 1 a 3, se describirán realizaciones de la invención con más detalle.Now that some exemplary interference situations have been explained with reference to Figs. 1 to 3, embodiments of the invention will be described in more detail.

En una realización, se usa un satélite 10 de observación para obtener información sobre la energía electromagnética que alcanza un satélite 30 (que es por ejemplo un satélite geoestacionario) o, más generalmente, que alcanza una órbita o grupo de orbitas. En este respecto, la figura 4 ilustra esquemáticamente un satélite 10 de observación en una órbita retrógrada (aunque también pueden usarse varios satélites 10 de observación), una estación 20 en tierra que recibe transmisiones desde y que transmite señales de control al satélite 10 de observación, una estación 40 de procesamiento que procesa las transmisiones recibidas, un satélite 30 en una órbita geoestacionaria, una estación 60 de transmisión que transmite una señal de enlace ascendente hacia el satélite 30 y una estación 50 de transmisión que transmite incidentalmente energía electromagnética hacia el satélite 30. En el ejemplo mostrado en la figura 4, se supone que el satélite 30 está en una órbita geoestacionaria, aunque la invención no se limita a esta situación. In one embodiment, an observation satellite 10 is used to obtain information about the electromagnetic energy reaching a satellite 30 (which is, for example, a geostationary satellite) or, more generally, reaching an orbit or group of orbits. In this regard, Figure 4 schematically illustrates an observation satellite 10 in a retrograde orbit (although several observation satellites 10 may also be used), a ground station 20 receiving transmissions from and transmitting control signals to the observation satellite 10 , a processing station 40 that processes received transmissions, a satellite 30 in a geostationary orbit, a transmit station 60 that transmits an uplink signal to satellite 30, and a transmit station 50 that incidentally transmits electromagnetic energy to the satellite 30. In the example shown in Figure 4, the satellite 30 is assumed to be in a geostationary orbit, although the invention is not limited to this situation.

El satélite 10 de observación, que orbita la Tierra en una órbita retrógrada, es capaz de recibir las transmisiones desde las estaciones 50, 60 en tierra. Además, el satélite 10 de observación envía información sobre la energía electromagnética recibida a una estación 20 en tierra. La información se usa entonces en una estación 40 de procesamiento para procesar, por ejemplo, para derivar diversos tipos de información. Por ejemplo, la estación 40 de procesamiento puede determinar la ubicación de la estación 50 en tierra de interferencia para poder ajustar la antena parabólica de la estación 50 en tierra o para poder adaptar el patrón de recepción de la antena del satélite 30 para evitar recibir las señales indeseadas desde la estación 50 en tierra (por ejemplo, generando anulaciones en la dirección de la estación 50 en tierra de interferencia).The observation satellite 10, which orbits the Earth in a retrograde orbit, is capable of receiving the transmissions from the stations 50, 60 on the ground. Furthermore, the observation satellite 10 sends information about the received electromagnetic energy to a station 20 on the ground. The information is then used in a processing station 40 to process, for example, to derive various types of information. For example, processing station 40 may determine the location of interfering ground station 50 so that it can adjust ground station 50's parabolic antenna or so that satellite 30's antenna reception pattern can be adapted to avoid receiving interference. unwanted signals from the ground station 50 (eg, by generating nulls in the direction of the interfering ground station 50).

La figura 5 ilustra esquemáticamente una configuración en la que el satélite 10 de observación orbita en una altitud mayor que la órbita geoestacionaria, en vez de más baja que la órbita geoestacionaria. Además, la configuración ilustrada por la figura 5 es similar a ilustrada por la figura 4.Figure 5 schematically illustrates a configuration in which the observation satellite 10 orbits at an altitude higher than the geostationary orbit, rather than lower than the geostationary orbit. Furthermore, the configuration illustrated by Figure 5 is similar to that illustrated by Figure 4.

Las ventajas de usar una órbita retrógrada para el satélite 10 de observación se explicará ahora con más detalle. The advantages of using a retrograde orbit for the observation satellite 10 will now be explained in more detail.

Órbita retrógradaretrograde orbit

Para conseguir un valor máximo de un satélite con capacidades de detección de espectro (es decir, un satélite de observación), algunas realizaciones de la presente invención extienden la cobertura de detección a tantos satélites como sea posible. Normalmente, el movimiento de un satélite con respecto a otros satélites en una órbita dada requiere gastar combustible, lo que da como resultado una vida útil acortada, un coste de vehículo espacial aumentado o que la velocidad de deriva relativa sea lenta. Teóricamente podría orbitarse muy rápidamente con respecto a otros satélites a la altitud apropiada si el satélite tuviera que gastar combustible continuamente. Sin embargo, esto no es práctico y probablemente ni siquiera factible con la tecnología actual. Por tanto, la tasa de deriva posible, aunque también se mantiene la altitud de posición estratégica ventajosa, sería a una tasa tan lenta que limitaría de manera extrema el valor del sistema. Aunque una tasa de deriva lenta puede ajustarse a las necesidades de valor añadido más estratégicas, puesto que el despliegue de flota y el desarrollo de espectro funcionan a escalas de tiempo largas, una tasa de deriva lenta también las impide como una plataforma de monitorización operacional adecuada para una sensibilidad a transmisiones de comunicaciones activas puesto que podría llevar meses en desplegar de nuevo el activo en la ubicación orbital necesaria. Por esta razón y para maximizar el número de satélites a los que se da servicio, la solución propuesta es para que el satélite 10 de observación funcione en una órbita retrógrada alternativa a una altitud casi geosíncrona, que orbita la Tierra contra la rotación natural alrededor de su eje. En este caso se entiende que una órbita retrógrada es una órbita que tiene una inclinación mayor de 90° y menor de 270°.To achieve maximum value from a satellite with spectrum detection capabilities (ie, an observation satellite), some embodiments of the present invention extend the detection coverage to as many satellites as possible. Typically, movement of a satellite relative to other satellites in a given orbit requires expending fuel, resulting in shortened lifespan, increased spacecraft cost, or slow relative drift speed. Theoretically it could be orbited very quickly with respect to other satellites at the appropriate altitude if the satellite had to continuously burn fuel. However, this is not practical and probably not even feasible with current technology. Therefore, the rate of drift possible, while also maintaining the vantage point altitude, would be at such a slow rate as to limit the value of the system extremely. Although a slow drift rate may fit more strategic value-added needs, since fleet deployment and spectrum development work on long timescales, a slow drift rate also precludes them as a suitable operational monitoring platform. for sensitivity to active communications transmissions since it could take months to redeploy the asset to the required orbital location. For this reason and to maximize the number of satellites served, the proposed solution is for the observation satellite 10 to operate in an alternative retrograde orbit at a near geosynchronous altitude, which orbits the Earth against the natural rotation about its axis. In this case, a retrograde orbit is understood to be an orbit that has an inclination greater than 90° and less than 270°.

Se conoce el uso de satélites que orbitan en una órbita retrógrada, pero para otras aplicaciones y configuraciones. Por ejemplo, el documento US 2008/0081556 A1 se refiere a colocar un satélite en una órbita retrógrada para satélites de observación e inspección.The use of satellites orbiting in a retrograde orbit is known, but for other applications and configurations. For example, US 2008/0081556 A1 refers to placing a satellite in a retrograde orbit for observation and inspection satellites.

Preferiblemente, la inclinación de la órbita retrógrada está entre 175° y 185° de manera que el satélite 10 de observación se mueve cerca del plano ecuatorial. Se muestra en la figura 6 una ilustración esquemática adicional de una órbita retrógrada. Esta órbita tiene la ventaja de un movimiento continuo y natural con respecto a satélites 30 geosíncronos y proporciona una frecuencia razonable de sobrevuelo para cada vehículo espacial geosíncrono de interés. La órbita retrógrada permite la medición a la altitud apropiada sin la necesidad de gastar combustible significativo. Más específicamente, la órbita retrógrada permite la tasa de revisita y la posición estratégica deseados como un movimiento natural de modo que sólo el combustible necesario es el que se requiere para conseguir y mantener la órbita durante la vida útil del satélite (similar a todos los otros satélites). La altitud es preferiblemente similar a satélites 30 geoestacionarios, más o menos hasta varios miles de kilómetros con el fin de proporcionar un margen de seguridad para la conjunción con otros satélites a esa altitud. La altitud es significativa para las operaciones de detección del satélite 10 de observación porque estar a una altura similar permite que el satélite 10 de observación monitorice las mismas transmisiones, o casi las mismas transmisiones, que reciben los satélites 30 geoestacionarios. Si la altitud del vehículo espacial fuera demasiado alta o demasiado baja, se perderían potencialmente algunas señales de transmisión (desde antenas con ángulos de elevación bajos en la Tierra) y se recibiría potencialmente energía de microondas indeseada.Preferably, the inclination of the retrograde orbit is between 175° and 185° so that the observation satellite 10 moves close to the equatorial plane. A further schematic illustration of a retrograde orbit is shown in Figure 6. This orbit has the advantage of continuous and natural motion relative to geosynchronous satellites and provides a reasonable flyby frequency for each geosynchronous spacecraft of interest. The retrograde orbit allows measurement at the appropriate altitude without the need to spend significant fuel. More specifically, retrograde orbit allows the desired revisit rate and strategic position as a natural movement so that only the necessary fuel is required to achieve and maintain orbit over the lifetime of the satellite (similar to all other satellites). The altitude is preferably similar to geostationary satellites, plus or minus up to several thousand kilometers in order to provide a safety margin for conjunction with other satellites at that altitude. Altitude is significant to the detection operations of the observation satellite 10 because being at a similar height allows the observation satellite 10 to monitor the same transmissions, or nearly the same transmissions, that the geostationary satellites 30 receive. If the spacecraft's altitude were too high or too low, some transmission signals (from antennas with low elevation angles on Earth) would potentially be lost and unwanted microwave energy potentially received.

En caso de que la altitud del satélite 10 de observación sea aproximadamente la misma que los satélites 30 geoestacionarios, es decir, el satélite 10 de observación por ejemplo orbita la Tierra en una órbita que tiene una altitud que difiere en no más de 4000 kilómetros de la órbita geoestacionaria, el periodo orbital sigue siendo aproximadamente una rotación de satélite cada veinticuatro horas. Sin embargo, puesto que la rotación de la Tierra y la órbita del satélite geoestacionario serían iguales en magnitud pero opuestas en sentido, el satélite 10 de observación pasa cada satélite 30 geoestacionario aproximadamente dos veces cada veinticuatro horas. La órbita también puede describirse como un tipo geosíncrono prógrado con una inclinación de 180 grados. La rápida frecuencia de llegada en cada satélite 30 geoestacionario y la cobertura extensa en todo el arco hace, por tanto, que un único satélite 10 de observación, con sus capacidades de detección de microondas, sea capaz de dar servicio a toda una flota.In case the altitude of the observation satellite 10 is approximately the same as the geostationary satellites 30, that is, the observation satellite 10 for example orbits the Earth in an orbit having an altitude that differs by no more than 4000 kilometers from geostationary orbit, the orbital period is still approximately one satellite rotation every twenty-four hours. However, since the rotation of the Earth and the geostationary satellite orbit would be equal in magnitude but opposite in direction, the observation satellite 10 passes each geostationary satellite 30 approximately twice every twenty-four hours. The orbit can also be described as a prograde geosynchronous type with an inclination of 180 degrees. The fast arrival rate at each geostationary satellite 30 and the extensive coverage over the entire arc therefore makes a single observation satellite 10, with its microwave detection capabilities, capable of servicing an entire fleet.

Puesto que una órbita retrógrada no es útil en un sentido de comunicaciones por satélite geosíncrono tradicionales, se han realizado pocos lanzamientos retrógrados. Se requiere energía adicional para lanzar un satélite retrógrado desde la superficie de la Tierra puesto que se tiene que invertir el momento proporcionado por la rotación natural de la Tierra para conseguir una órbita en el sentido opuesto.Since a retrograde orbit is not useful in a traditional geosynchronous satellite communications sense, few retrograde launches have been made. Additional energy is required to launch a retrograde satellite from the Earth's surface since the momentum provided by the Earth's natural rotation has to be reversed to achieve an orbit in the opposite direction.

El enfoque de lanzamiento más directo es lanzar hacia el oeste desde la superficie de la Tierra, dando cuenta de un empuje adicional para conseguir la delta-v necesaria en el sentido retrógrado. Sin embargo, puesto que la mayoría de los lanzamientos son prógrados, los sitios de lanzamiento se ubican según condiciones de lanzamiento hacia el este favorables (una masa grande de agua directamente hacia el este). Un enfoque adicional es un lanzamiento hacia el este más tradicional hacia una órbita de transferencia supersíncrona y utiliza propulsión a bordo del vehículo espacial para aumentar la inclinación a 180 grados a lo largo del tiempo. Sin embargo, tales lanzamientos no deben considerarse como los únicos medios para conseguir una órbita de este tipo.The most direct launch approach is to launch west from the Earth's surface, accounting for additional thrust to achieve the necessary delta-v in the retrograde direction. However, since most launches are prograde, launch sites are located based on favorable eastward launch conditions (a large body of water directly to the east). An additional approach is a more traditional eastward launch into a supersynchronous transfer orbit and uses propulsion onboard the spacecraft to increase the tilt to 180 degrees over time. However, such launches should not be viewed as the only means of achieving such an orbit.

Otro enfoque de lanzamiento es usar la luna para realizar una desviación por la fuerza gravitatoria lunar y sentido 'inverso' con respecto a la rotación de la Tierra, tal como se explicó por ejemplo en Aravind, R., et al, “Mission to Retrograde Geo-equatorial Orbit (RGEO) using lunar swing-by”, 2012 lEEE Aerospace Conference (3-10 de marzo de 2012), ágs.. 1-8.Another launch approach is to use the moon to deflect by the lunar gravitational pull and 'reverse' the Earth's rotation, as explained for example in Aravind, R., et al, “Mission to Retrograde Geo-equatorial Orbit (RGEO) using lunar swing-by”, 2012 EEE Aerospace Conference (March 3-10, 2012), pp. 1-8.

Composición del satéliteSatellite Composition

La figura 7 ilustra esquemáticamente la composición de un satélite 10 de observación en una realización de la invención. El satélite 10 de observación y su equipamiento pueden construirse encima de un bus espacial existente, incluyendo la potencia, propulsión, control, térmico y otros subsistemas. La carga útil especializada (es decir, equipamiento) podría comprender los siguientes componentes de subsistema importantes: agrupaciones 11 sólo para recepción y componentes 12 de control (unidad de control) necesarios para habilitar la geolocalización basada en el espacio, procesamiento de espectro y hardware de análisis, un subsistema 13 de comunicaciones (denominado “COM” en la figura 7) para recibir órdenes desde tierra y datos procesados de descarga (datos de almacenamiento temporales para transmisión si fuera necesario) y telemetría, y un sistema 14 de propulsión. El subsistema de propulsión se representa específicamente debido a la significancia de este subsistema en conseguir la órbita prescrita, dependiendo del método de lanzamiento. Sin embargo, el satélite 10 de observación puede no contener todos los subsistemas mencionados anteriormente y podría contener subsistemas adicionales en otras realizaciones.Figure 7 schematically illustrates the composition of an observation satellite 10 in an embodiment of the invention. Observation satellite 10 and its equipment can be built on top of an existing spacebus, including power, propulsion, control, thermal, and other subsystems. Specialized payload (i.e. equipment) could comprise the following important subsystem components: groupings 11 only for receiving and control components 12 (control unit) necessary to enable space-based geolocation, spectrum processing and analysis hardware, a communications subsystem 13 (referred to as "COM" in Figure 7) to receive commands from the ground and download processed data (temporary storage data for transmission if necessary) and telemetry, and a propulsion system 14 . The propulsion subsystem is specifically depicted due to the significance of this subsystem in achieving the prescribed orbit, depending on the launch method. However, observation satellite 10 may not contain all of the aforementioned subsystems and could contain additional subsystems in other embodiments.

La antena 11 tiene un patrón de recepción dirigido hacia la Tierra y es adecuada para recibir energía electromagnética en el intervalo de radiofrecuencia. La transmisión electromagnética recibida puede comprender una señal transmitida intencionalmente y/o transmisiones similares a ruido. Preferiblemente, la antena 11 es adecuada para recibir transmisiones en un intervalo usado por satélites de comunicación, por ejemplo banda L (de 1 a 2 GHz), banda S (de 2 a 4 GHz), banda C (de 4 a 8 GHz), banda X (de 8 a 12 GHz), banda Ku (de 12 a 18 GHz), y banda Ka (de 26,5 a 40 GHz). La antena 11 puede ser adecuada para recibir energía electromagnética con cualquier tipo de polarización (por ejemplo, lineal, vertical, horizontal, elíptica y circular) o sólo algunos tipo de polarización. Además, el patrón de recepción se dirige hacia la Tierra cuando el satélite 10 de observación se posiciona correctamente, es decir, el satélite 10 de observación orbita la Tierra de manera estable.The antenna 11 has a reception pattern directed towards the Earth and is suitable for receiving electromagnetic energy in the radio frequency range. The received electromagnetic transmission may comprise an intentionally transmitted signal and/or noise-like transmissions. Preferably, the antenna 11 is suitable for receiving transmissions in a range used by communication satellites, for example L-band (1 to 2 GHz), S-band (2 to 4 GHz), C-band (4 to 8 GHz) , X band (from 8 to 12 GHz), Ku band (from 12 to 18 GHz), and Ka band (from 26.5 to 40 GHz). The antenna 11 may be suitable for receiving electromagnetic energy with any type of polarization (for example, linear, vertical, horizontal, elliptical and circular) or only some type of polarization. Furthermore, the reception pattern is directed towards the Earth when the observation satellite 10 is correctly positioned, that is, the observation satellite 10 orbits the Earth in a stable manner.

Además, la unidad 12 de control puede obtener información sobre el esquema de modulación de la energía electromagnética recibida (por ejemplo, manipulación por desplazamiento de fase, modulación de amplitud en cuadratura, acceso múltiple por división de tiempo, acceso múltiple por división de código, acceso múltiple por división de frecuencia).In addition, the control unit 12 may obtain information about the modulation scheme of the received electromagnetic energy (for example, phase shift keying, quadrature amplitude modulation, time division multiple access, code division multiple access, etc.). frequency division multiple access).

Para las comunicaciones entre el satélite 10 de observación y la tierra, incluyendo portadora de órdenes, telemetría y enlace de descarga de datos, puede usarse una de las técnicas a continuación, por ejemplo:For communications between the observation satellite 10 and the ground, including command bearer, telemetry and data download link, one of the following techniques may be used, for example:

(a) Realización de un enlace descendente de los datos mediante el uso de frecuencias microondas dedicadas específicas. Normalmente las frecuencias de enlace descendente de datos son diferentes de las usadas normalmente por satélites 30 de comunicaciones que se están analizando con el fin de evitar provocar interferencia.(a) Downlinking the data by using specific dedicated microwave frequencies. Normally the data downlink frequencies are different from those normally used by communications satellites 30 being analyzed in order to avoid causing interference.

(b) Realización de un enlace descendente de datos utilizando un transmisor de RF capaz de ajustar de manera dinámica su banda de frecuencia de transmisión para evitar una interferencia a satélites cercanos a medida que se mueve el satélite 10 de observación. Esto podría ser una secuencia planificada previamente o autónoma.(b) Performing a data downlink using an RF transmitter capable of dynamically adjusting its transmission frequency band to avoid interference to nearby satellites as the observation satellite 10 moves. This could be a pre-planned or stand-alone sequence.

(c) Transmisión usando espectro ensanchado de bajo nivel. Utilizar un espectro que ya (o no) está en uso y transmitir una señal de nivel muy bajo. La tasa de transmisión de datos se reduce enormemente por cada MHz, pero da como resultado una relación de portadora con respecto a ruido (C/N) negativa y por tanto tiene un efecto mínimo en cualquier tráfico que se está transmitiendo a las mismas frecuencias.(c) Transmission using low level spread spectrum. Use a spectrum that is already (or not) in use and transmit a very low level signal. The data rate is greatly reduced for each MHz, but results in a negative carrier to noise (C/N) ratio and therefore has minimal effect on any traffic being transmitted on the same frequencies.

(d) Un canal óptico. En este caso, puede necesitarse más de una estación 20 en tierra para garantizar una comunicación de enlace descendente estable puesto que las nubes y otros fenómenos meteorológicos pueden interrumpir el enlace óptico.(d) An optical canal. In this case, more than one ground station 20 may be needed to ensure stable downlink communication since clouds and other weather events may disrupt the optical link.

(e) Un método de almacenamiento y reenvío, usando cualquiera de los métodos anteriores pero almacenando datos desde otras partes de la órbita y realizando un enlace descendente después en una parte diferente de la órbita (por ejemplo, podría conseguirse en un lugar con menores intervalos de frecuencia ya en uso y alto caudal de transmisión de datos).(e) A store-and-forward method, using any of the above methods but storing data from other parts of the orbit and then downlinking to a different part of the orbit (for example, could be achieved at a location with shorter intervals frequency already in use and high data transmission rate).

Acerca de la comunicación de enlace descendente desde el satélite 10 de observación, puede usarse cualquier método anterior mediante:About the downlink communication from the observation satellite 10, any of the above methods can be used by:

(1) Transmisión de zona 'amplia', que cubre una parte de o la totalidad de la Tierra desde la posición estratégica del satélite.(1) 'Wide' area transmission, covering part or all of the Earth from the vantage point of the satellite.

(2) Antenas de seguimiento de haces pequeñas a bordo que siguen varias estaciones en tierra maximizando, por tanto, la potencia/el caudal, así como simplificando la coordinación y potenciando la seguridad de datos.(2) On-board small beam tracking antennas that track multiple ground stations thereby maximizing power/throughput as well as simplifying coordination and enhancing data security.

(3) Un enlace de transmisión a otro satélite que actúa como una transmisión de datos.(3) A transmission link to another satellite that acts as a data transmission.

La tercera alternativa se ilustra esquemáticamente en la figura 10. El satélite 10 de observación usa un satélite 31 de transmisión para enviar una transmisión de enlace descendente a la estación 20 en tierra. Más específicamente, el satélite 10 de observación transmite hacia el satélite 31. El satélite 31 de transmisión transmite entonces la transmisión hacia la estación 20 en tierra, posiblemente después de algún procesamiento.The third alternative is schematically illustrated in Figure 10. Observation satellite 10 uses transmission satellite 31 to send a downlink transmission to ground station 20. More specifically, observing satellite 10 transmits to satellite 31. Transmitting satellite 31 then transmits the transmission to ground station 20, possibly after some processing.

La figura 8 ilustra esquemáticamente la composición de un satélite 10 de observación en una realización de la presente invención. En esta realización, el satélite 10 de observación recibe energía electromagnética en la banda C y Ku usando una antena 11 de agrupación en fase. La energía electromagnética recibida se convierte entonces a una frecuencia común adecuada para el procesador de señales digitales. Un convertidor 121 de A/D digitaliza la señal analógica. Se realiza un procedimiento de transformada rápida de Fourier en la señal del convertidor 121 de A/D en una unidad 122 de FFT. Una unidad 123 de procesamiento puede procesar además la salida de la unidad 122 de FFT antes de que se almacene en una memoria 131 intermedia. Los datos almacenados en la memoria intermedia se transmiten a una estación 20 en tierra a través de una antena 132 de enlace descendente.Figure 8 schematically illustrates the composition of an observation satellite 10 in an embodiment of the present invention. In this embodiment, the observation satellite 10 receives electromagnetic energy in the C and Ku band using a phased array antenna 11. The received electromagnetic energy is then converted to a common frequency suitable for the digital signal processor. An A/D converter 121 digitizes the analog signal. A fast Fourier transform procedure is performed on the signal from A/D converter 121 in an FFT unit 122. A processing unit 123 may further process the output of the FFT unit 122 before it is stored in a buffer 131. The buffered data is transmitted to a ground station 20 via a downlink antenna 132 .

Sin embargo, la invención no se limita a la implementación a modo de ejemplo ilustrada mediante la figura 8. La figura 8 ilustra una implementación sencilla y sólo sirve para ejemplificar una configuración de hardware funcional para un enfoque. Pueden usarse muchas otras implementaciones posibles.However, the invention is not limited to the exemplary implementation illustrated by Figure 8. Figure 8 illustrates a simple implementation and only serves to exemplify a functional hardware configuration for one approach. Many other possible implementations can be used.

Geolocalización basada en el espacioSpace based geolocation

Geolocalización basada en el espacio significa determinar una ubicación en la superficie de la Tierra por medio de un objeto en el espacio. Para hacer esto, son posibles muchas técnicas de radiogoniometría (DF) posibles. Una implementación mecánica posible puede implicar, por ejemplo, hacer rotar el vehículo espacial hasta que la señal de transmisión está a su máxima intensidad, de modo que la orientación del vehículo espacial es paralela al vector de la señal transmitida. Enfoques más sofisticados tienen unas etapas electrónicas y/o mecánicas más complejas. A continuación se describen algunos enfoques adicionales.Space-based geolocation means determining a location on the Earth's surface by means of an object in space. To do this, many possible radio direction finding (DF) techniques are possible. One possible mechanical implementation may involve, for example, rotating the spacecraft until the transmit signal is at its maximum intensity, such that the orientation of the spacecraft is parallel to the vector of the transmitted signal. More sophisticated approaches have more complex electronic and/or mechanical steps. Some additional approaches are described below.

Desde la posición estratégica natural en el espacio, el satélite 10 de observación puede observar y monitorizar casi todas las transmisiones de enlace ascendente a satélites geoestacionarios y recoger información relevante sobre la directividad de señales de enlace ascendente. La directividad de señales de enlace ascendente entrantes a un satélite geoestacionario es normalmente difícil de determinar desde la tierra después de que se haya recibido y retransmitido la señal mediante un satélite de comunicaciones.From the natural vantage point in space, the observation satellite 10 can observe and monitor almost all uplink transmissions to geostationary satellites and collect relevant information on the directivity of uplink signals. The directivity of incoming uplink signals to a geostationary satellite is normally difficult to determine from the ground after the signal has been received and retransmitted by a communications satellite.

En órbita, la determinación de ubicaciones de enlace ascendente puede conseguirse de manera más directa en comparación con la geolocalización basada en tierra resolviendo directamente el ángulo incidente de la transmisión con respecto al vehículo espacial y, dada la altitud y la posición del vehículo espacial, por tanto, la ubicación en la superficie de la Tierra. Este enfoque tiene ventajas significativas con respecto al enfoque basado en tierra porque no se somete a la limitación de depender de fuentes externas de datos y es un método de determinación más robusto puesto que mide directamente la energía de enlace ascendente, en vez de depender de un desplazamiento Doppler de frecuencia y temporal a partir de las señales de enlace descendente de satélites adyacentes. Esta capacidad de geolocalización basada en el espacio prevé la localización de ubicaciones de enlace ascendente no autorizadas que transmiten a un vehículo espacial y que provocan una interferencia al tráfico contratado y que contaminan la capacidad del vehículo espacial.In orbit, determination of uplink locations can be achieved more directly compared to ground-based geolocation by directly solving for the incident angle of the transmission relative to the spacecraft and, given the altitude and position of the spacecraft, by therefore, the location on the surface of the Earth. This approach has significant advantages over the ground-based approach because it is not subject to the limitation of relying on external data sources and is a more robust determination method since it directly measures the uplink energy, rather than relying on a frequency and temporal Doppler shift from downlink signals from adjacent satellites. This space-based geolocation capability provides for the location of unauthorized uplink locations transmitting to a spacecraft causing interference to contracted traffic and contaminating spacecraft capacity.

Puede realizarse una geolocalización basada en el espacio con una multitud de técnicas y soluciones de hardware. Por ejemplo, pueden considerarse cuatro clasificaciones de técnica principales, concretamente: (T1) radiogoniometría (DF) que utiliza 'anulación' de fuentes de enlace ascendente por medio de un patrón de antena flexible o dirigible, (T2) frecuencia de llegada (FoA) o análisis Doppler examinando el desplazamiento de frecuencia o cambio de frecuencia de una señal incidente, (T3) análisis de ángulo de llegada (AoA) comparando la señal recibida (fase, amplitud, etc.) entre dos o más elementos de antena, y (T4) estimación espectral mediante correlación de señales de colisión en elementos en una agrupación de múltiples elementos.Space-based geolocation can be performed with a multitude of techniques and hardware solutions. For example, four main technique classifications can be considered, namely: (T1) Radio Direction Finding (DF) which uses 'nullification' of uplink sources by means of a flexible or steerable antenna pattern, (T2) Frequency of Arrival (FoA) o Doppler analysis examining the frequency shift or frequency shift of an incident signal, (T3) angle of arrival (AoA) analysis comparing the received signal (phase, amplitude, etc.) between two or more antenna elements, and ( T4) Spectral estimation by correlation of collision signals on elements in a multi-element array.

(T1) Las técnicas de DF utilizan en general las características de ganancia de una antena para determinar una demora de la señal de colisión. Mediante la variación de la ganancia de una antena en una dirección dada, a través de o bien un movimiento mecánico o bien medios eléctricos, las características de una señal transmitida tal como se recibe por la antena también pueden variar proporcionando, por tanto, alguna comprensión de la naturaleza de la fuente de la señal transmitida. La variación de la ganancia en una dirección dada podría lograrse por ejemplo, mediante un movimiento relativo de la antena con respecto a la fuente de una señal transmitida por medio de un movimiento cardánico o natural, o mediante una variación dinámica del patrón de ganancia de una antena por medio de una agrupación de antenas eléctricamente dirigibles. Las técnicas de DF son maduras y se han creado muchas implementaciones de hardware para aplicar estas técnicas para diversas aplicaciones.(T1) FD techniques generally use the gain characteristics of an antenna to determine a collision signal delay. By varying the gain of an antenna in a given direction, through either mechanical movement or electrical means, the characteristics of a transmitted signal as received by the antenna may also vary, thus providing some understanding. the nature of the source of the transmitted signal. Variation of gain in a given direction could be achieved, for example, by relative movement of the antenna with respect to the source of a transmitted signal by means of gimbal or natural motion, or by dynamic variation of the gain pattern of an antenna. antenna by means of an array of electrically steerable antennas. DF techniques are mature and many hardware implementations have been created to apply these techniques for various applications.

En un caso, las técnicas de DF podrían aplicarse para la geolocalización basada en el espacio de transmisiones de enlace ascendente equipando un satélite 10 de observación con una antena o antenas con una característica de pendiente de ganancia alta y que cubren una parte de la superficie de la Tierra tal como se observa por el satélite 10 de observación. En cualquier punto dado en la órbita, los patrones de antena del satélite 10 de observación podrían moverse mecánica o físicamente alrededor de la superficie de la Tierra para 'buscar' la portadora interferente. Este movimiento podría controlarse deliberadamente o podría procesarse en un patrón de repetición para proporcionar cobertura de toda la Tierra. La monitorización continua de los niveles de señal en comparación con un nivel de referencia a medida que el patrón se desplaza proporciona mediciones exactas a medida que la huella se acerca y se aleja de la señal objetivo. Con conocimiento suficiente de los propios patrones de antena, el movimiento de patrones de antena y la altitud del vehículo espacial, puede determinarse el vector hacia la fuente de señal de interferencia y calcularse el origen en la superficie de la Tierra. Puesto que esta técnica depende de una medición de energía directa (más bien medición de la falta de energía mientras que el transmisor que entra o sale de un patrón 'nulo'), un sistema de este tipo sería robusto y se aplicaría a un amplio intervalo de señales de enlace ascendente.In one case, FD techniques could be applied for space-based geolocation of uplink transmissions by equipping an observation satellite 10 with an antenna or antennas with a high gain slope characteristic and covering a portion of the surface of the satellite. the Earth as observed by the observation satellite 10. At any given point in the orbit, the antenna patterns of the observing satellite 10 could mechanically or physically move around the Earth's surface to 'search' for the interfering carrier. This movement could be deliberately controlled or could be processed in a repeating pattern to provide coverage of the entire Earth. Continuous monitoring of signal levels compared to a reference level as the pattern moves provides accurate measurements as the footprint moves closer to and further away from the target signal. With sufficient knowledge of the antenna patterns themselves, the movement of antenna patterns and the altitude of the spacecraft, the vector to the source of the interfering signal can be determined and the origin at the Earth's surface calculated. Since this technique relies on a direct energy measurement (rather measurement of lack of power while transmitter entering or exiting a 'null' pattern), such a system would be robust and would apply to a wide range of uplink signals.

Entre las soluciones de hardware más flexibles está usar agrupaciones de antenas en fase activas para dirigir electrónicamente el patrón de huella en la superficie de la Tierra. Esto tiene la ventaja de que no hay ninguna parte mecánicamente móvil, y es adaptable para realizar varios tipos de funciones de búsqueda (patrón de repetición, búsqueda dedicada, etc.). Otros tipos de implementaciones de hardware para la tercera técnica propuesta tal como se describió anteriormente incluyen antenas o grupos de antenas de haz puntual pequeño que se mueven o se hacen rotar mecánicamente a bordo del vehículo espacial, o antenas o grupos de antenas fijas con nutación del vehículo espacial en cabeceo, alabeo, guiñada o alguna combinación de los mismos.Among the most flexible hardware solutions is using active phased arrays to electronically steer the footprint pattern on the Earth's surface. This has the advantage that there is no mechanically moving part, and it is adaptable to perform various types of search functions (repetition pattern, dedicated search, etc.). Other types of hardware implementations for the proposed third technique as described above include small spot beam antennas or antenna arrays that are mechanically moved or rotated on board the spacecraft, or fixed antennas or antenna arrays with nutation of the spacecraft in pitch, roll, yaw, or some combination thereof.

(T2) También podrían emplearse análisis de frecuencia de llegada o Doppler para realizar la geolocalización basada en el espacio. Debido a un movimiento relativo entre el satélite 10 de observación y una estación 50 de transmisión, la frecuencia de la señal recibida en una antena en el satélite 10 de observación puede desplazarse hasta la frecuencia verdadera tal como se transmite mediante la estación 50 de transmisión. Además, debido a la geometría orbital la tasa de cambio del desplazamiento Doppler inducido también puede cambiarse. Comparando el desplazamiento de frecuencia con una referencia conocida, o comparando el desplazamiento de frecuencia entre dos elementos a bordo del vehículo espacial, o analizando la tasa de cambio del desplazamiento de frecuencia tal como se midió mediante el satélite de observación, puede derivarse una comprensión de las posibles ubicaciones de origen en la superficie de la Tierra. El desplazamiento de frecuencia puede ser particularmente significativo de observar debido a la alta velocidad relativa del satélite 10 de observación en una órbita retrógrada.(T2) Frequency of arrival or Doppler analysis could also be used to perform space-based geolocation. Due to a relative motion between the observing satellite 10 and a transmitting station 50, the frequency of the signal received at an antenna on the observing satellite 10 may shift to the true frequency as transmitted by the transmitting station 50. Furthermore, due to the orbital geometry the rate of change of the induced Doppler shift can also be changed. By comparing the frequency offset to a known reference, or by comparing the frequency offset between two elements on board the spacecraft, or by analyzing the rate of change of the frequency offset as measured by the observing satellite, an understanding of possible source locations on the Earth's surface. The frequency shift can be particularly significant to observe due to the high relative speed of the observing satellite 10 in a retrograde orbit.

Para realizar esta metodología, el satélite 10 de observación requiere al menos una antena de recepción, pero puede tener más de una. Puesto que este enfoque depende enormemente de análisis de frecuencia de la señal transmitida, hay pocos requisitos de los patrones, ganancia y capacidad de direccionamiento de la antena a bordo. Además, merece la pena destacar que esta técnica para la geolocalización basada en el espacio depende de una frecuencia de transmisión estable o variaciones conocidas en la frecuencia de transmisión de manera que variaciones en la frecuencia real no se perciben como variaciones Doppler debido al movimiento relativo.To perform this methodology, the observation satellite 10 requires at least one receiving antenna, but may have more than one. Since this approach relies heavily on frequency analysis of the transmitted signal, there are few requirements on the patterns, gain, and steering capability of the onboard antenna. Furthermore, it is worth noting that this technique for space-based geolocation relies on a stable transmit frequency or known variations in the transmit frequency such that variations in the actual frequency are not perceived as Doppler shifts due to relative motion.

(T3) La geolocalización basada en el espacio por análisis de ángulo de llegada podría utilizar una pluralidad de antenas a bordo del vehículo espacial con patrones de antena solapantes en la superficie de la Tierra. Mediciones de referencia entre dos elementos de antena, como un simple ejemplo, pueden ser una manera de obtener información básica sobre el ángulo de llegada de una señal. Se consideran dos antenas, con patrones de recepción solapantes pero no idénticos, de manera que la misma señal recibida por las dos antenas se recibe de manera diferente y a un nivel de potencia diferente. Por el conocimiento de las características de recepción de ambos elementos de antena, puede determinarse una tosca comprensión de la posible dirección de llegada porque sólo una pequeña parte de vectores de dirección posibles daría como resultado las señales observadas para ambas antenas. Este procedimiento puede redefinirse y mejorarse con unas antenas más complejas y mayor número de las mismas hasta un grado aprovechable. (T3) Space-based geolocation by angle-of-arrival analysis could use a plurality of spacecraft-borne antennas with overlapping antenna patterns on the Earth's surface. Reference measurements between two antenna elements, as a simple example, can be a way to obtain basic information about the angle of arrival of a signal. Two antennas are considered, with overlapping but not identical reception patterns, so that the same signal received by the two antennas is received differently and at a different power level. By knowing the reception characteristics of both antenna elements, a rough understanding of the possible direction of arrival can be determined because only a small portion of possible direction vectors would result in the observed signals for both antennas. This method can be redefined and improved with more complex antennas and more of them to a usable degree.

Midiendo la amplitud y/o (más habitualmente) la fase de una señal dada por uno o más de los elementos y comparando el diferencial en relación entre sí o con una medición de referencia, puede determinarse una comprensión del ángulo incidente de la fuente sobre la antena y puede derivarse el origen de las fuentes de transmisión. En este caso, alta ganancia, alta pendiente y bajo rendimiento de reducción gradual de respuesta de las funciones de antena son ventajosos para conseguir una alta resolución y la precisión de medición. La técnica es relativamente simple de implementar y puede proporcionar mediciones robustas para un amplio intervalo de tipos de señales de enlace ascendente.By measuring the amplitude and/or (more usually) the phase of a given signal by one or more of the elements and comparing the differential relative to each other or to a reference measurement, an understanding of the incident angle of the source on the source can be determined. antenna and the origin of the transmission sources can be derived. In this case, high gain, high slope and low ramp-down performance of the antenna functions are advantageous to achieve high resolution and measurement accuracy. The technique is relatively simple to implement and can provide robust measurements for a wide range of uplink signal types.

(T4) Las técnicas de estimación espectral dependen de la medición de fuentes de señales que chocan en un satélite 10 de observación mediante múltiples elementos en una agrupación. Como resultado, las técnicas de estimación espectral de dirección de llegada requieren múltiples elementos de antena configurados en una agrupación sofisticada a bordo de un satélite 10 de observación y que apunta hacia la Tierra, de manera que los patrones de ganancia de antena solapan y los elementos se espacian apropiadamente según la señal de interés deseada.(T4) Spectral estimation techniques rely on measuring signal sources impinging on an observation satellite 10 by multiple elements in an array. As a result, direction-of-arrival spectral estimation techniques require multiple antenna elements configured in a sophisticated array aboard an observation satellite 10 and pointed toward Earth such that the antenna gain patterns overlap and the antenna elements they are spaced appropriately based on the desired signal of interest.

Las mediciones de la amplitud y la fase de señales incidentes a una frecuencia dada a en cada elemento pueden correlacionarse para producir una estimación de la composición de las señales incidentes, concretamente el ángulo de incidencia en la agrupación. Pueden tomarse secuencialmente muchas mediciones para mejorar estadísticamente la caracterización de una señal a través de promediado. Un procesamiento matemáticamente intensivo puede mejorar adicionalmente el rendimiento a través del uso de métodos de subespacio, tales como clasificación de señal múltiple (MUSIC). Aunque son computacionalmente caros y requieren una agrupación de antenas suficientemente grande, algunos enfoques de correlación pueden proporcionar estimaciones de alta fidelidad de la dirección de llegada de una pluralidad de señales incidentes simultáneamente. Un conocimiento suficiente de la agrupación de antenas y la orientación y la posición del satélite 10 de observación, la geolocalización basada en el espacio puede realizarse a medida que puede derivarse el origen de cada señal incidente en la superficie de la Tierra.Measurements of the amplitude and phase of incident signals at a given frequency a on each element can be correlated to produce an estimate of the composition of the incident signals, namely the angle of incidence in the array. Many measurements can be taken sequentially to statistically improve the characterization of a signal through averaging. Mathematically intensive processing can further improve performance through the use of subspace methods, such as multiple signal classification (MUSIC). Although computationally expensive and require a sufficiently large array of antennas, some correlation approaches can provide high-fidelity estimates of the direction of arrival of a plurality of simultaneously incident signals. With sufficient knowledge of the antenna array and the orientation and position of the observation satellite 10, space-based geolocation can be performed as the origin of each incident signal on the Earth's surface can be derived.

La solución óptima puede incorporar de hecho múltiples de las técnicas anteriores y de hecho algunas técnicas pueden ser compatibles para realizar los análisis usando el mismo hardware de vehículo espacial. La síntesis de la salida de múltiples técnicas así como la síntesis de análisis secuenciales a medida que se mueve el satélite 10 de observación y cambia el ángulo incidente de una señal dada pueden producir un rendimiento superior.The optimal solution may indeed incorporate multiple of the above techniques and indeed some techniques may be compatible to perform the analyzes using the same spacecraft hardware. The synthesis of the output of multiple techniques as well as sequential analysis synthesis as the observing satellite 10 moves and the incident angle of a given signal changes can produce superior performance.

Con la excepción de algunas mediciones de desplazamiento Doppler en la técnica (T2 o T3), merece la pena observar que la geolocalización basada en el espacio no depende del movimiento retrógrado (alta velocidad relativa) del vehículo espacial; sino que el movimiento retrógrado permite un tiempo de respuesta relativamente rápido y cobertura para realizar la geolocalización basada en el espacio para cada satélite que orbita en un sentido prógrado a una altitud dada.With the exception of some Doppler shift measurements in the art (T2 or T3), it is worth noting that space-based geolocation does not depend on retrograde (high relative velocity) motion of the spacecraft; Rather, retrograde motion allows relatively fast response time and coverage to perform space-based geolocation for each forward-orbiting satellite at a given altitude.

En una realización, que extiende en un sentido el concepto de cooperación entre una pluralidad de satélites tal como se ilustra en la figura 10, se usa un vehículo espacial fraccionado o múltiples vehículos espaciales que trabajan en tándem. Por ejemplo, en una realización, se usa un sistema que implica una pluralidad de satélites de observación. Esto puede permitir el uso de vehículos espaciales más pequeños que tiene cada uno al menos un elemento de antena que toma mediciones simultáneamente a alguna distancia, y después comunica aquellas señales al vehículo espacial más grande. El vehículo espacial también puede dimensionarse de manera idéntica. Puede ser ventajoso para realizar la geolocalización basada en el espacio tener antenas que están espaciadas muy lejos entre sí (es decir, interferometría de apertura sintética) y no tienen que estar en el mismo vehículo espacial.In one embodiment, which extends the concept of cooperation between a plurality of satellites in one direction as illustrated in Figure 10, a fractional spacecraft or multiple spacecraft working in tandem is used. For example, in one embodiment, a system involving a plurality of observation satellites is used. This may allow the use of smaller spacecraft that each have at least one antenna element that takes measurements simultaneously at some distance, and then communicates those signals to the larger spacecraft. The space vehicle can also be dimensioned identically. It may be advantageous to perform space-based geolocation to have antennas that are spaced very far apart (ie synthetic aperture interferometry) and do not have to be on the same spacecraft.

Geolocalización basada en tierra con un satélite de observaciónGround-based geolocation with an observation satellite

En una realización, el procesamiento de diferencia de tiempo de llegada (TDOA) o procesamiento de diferencia de frecuencia de llegada (FDOA) basados en tierra tradicionales se usa como una técnica de geolocalización que implica el satélite o satélites de observación. Concretamente, el satélite de observación actúa como un satélite secundario para el satélite objetivo para mediciones de TDOA-FDOA o pueden usarse dos satélites de observación en proximidad para realizar análisis de TDOA-FDOA de las señales basados en tierra. Esto implica transmitir los datos correspondientes a los casos mencionados anteriormente (i), (ii) o (iii), o cualquier combinación de los mismos (es decir, tal como se explicó anteriormente, al menos parte de la energía electromagnética recibida o la información que representa, o que se deriva de, al menos parte de la energía electromagnética recibida) a la tierra desde el/los satélite(s) de observación.In one embodiment, traditional ground-based time difference of arrival (TDOA) processing or frequency difference of arrival (FDOA) processing is used as a geolocation technique involving the observing satellite(s). Specifically, the observation satellite acts as a secondary satellite for the target satellite for TDOA-FDOA measurements or two observation satellites can be used in close proximity to perform ground-based TDOA-FDOA analysis of the signals. This involves transmitting the data corresponding to the aforementioned cases (i), (ii) or (iii), or any combination thereof (that is, as explained above, at least part of the received electromagnetic energy or information representing, or derived from, at least part of the electromagnetic energy received) to earth from the observing satellite(s).

Esta técnica es idéntica a las técnicas de geolocalización basadas en tierra existentes, excepto que la técnica implica uno o más satélites de observación en órbitas retrógradas que están pensados específicamente para ayudar en el análisis de señales y la determinación del origen de señales de enlace ascendente. En este sentido, la técnica también puede denominarse “geolocalización basada en el espacio, basada en tierra”.This technique is identical to existing ground-based geolocation techniques, except that the technique involves one or more observation satellites in retrograde orbits that are specifically intended to assist in signal analysis and determination of the origin of uplink signals. In this sense, the technique may also be referred to as “ground-based, space-based geolocation”.

Composición del sistemaSystem Composition

Además del satélite 10 de observación, un sistema en una realización de la invención puede incluir infraestructura basada en tierra y comunicaciones para transmitir datos procesados a tierra. Varias estaciones 20 en tierra alrededor de la Tierra con antenas de seguimiento realizarían funciones de telemetría, seguimiento y comunicación (TT&C) así como recibir datos transmitidos desde un satélite 10 de observación. El tiempo de horizonte a horizonte para el satélite 10 de observación a una altitud cerca de la órbita geoestacionaria es de aproximadamente cuatro horas, que está dentro de una velocidad razonable para sistemas de antena existentes. Se requieren al menos tres o cuatro estaciones 20 en tierra para mantener una comunicación constante con el satélite 10 de observación. Además de orden y control de vehículos espaciales tradicionales, las estaciones 20 en tierra también envían cualquier orden o consulta de carga útil necesaria al satélite 10 de observación, dirigiendo las operaciones de detección para producir mediciones específicas tal como se deseen los usuarios.In addition to the observation satellite 10, a system in one embodiment of the invention may include ground-based infrastructure and communications for transmitting processed data to the ground. Several ground stations 20 around the Earth with tracking antennas would perform telemetry, tracking and communication (TT&C) functions as well as receive data transmitted from an observation satellite 10 . The horizon-to-horizon time for observation satellite 10 at an altitude near geostationary orbit is approximately four hours, which is within a reasonable speed for existing antenna systems. At least three or four ground stations 20 are required to maintain constant communication with the observation satellite 10. In addition to traditional spacecraft command and control, ground stations 20 also send any necessary payload commands or queries to observation satellite 10, directing detection operations to produce specific measurements as desired by users.

Los datos descargados por el satélite 10 de observación pueden ser muchos, y la cadena de recepción y almacenamiento de datos en tierra está dimensionada apropiadamente para manejar un flujo continuo de datos desde el satélite 10 de observación a través de una cadena de recepción de demodulación y descifrado tradicional. Los datos pueden almacenarse en una o más estaciones 40 de procesamiento, alimentadas desde cada estación 20 en tierra secuencialmente a medida que cambia la zona de recepción del satélite. Dependiendo de la implementación de procesamiento a bordo y la técnica de geolocalización empleada, se realizaría una capa adicional de procesamiento en un centro de datos centralizado con el fin de producir el formato de datos y salida deseados. Las interfaces de extremos delanteros pueden permitir que usuarios dirijan ordenes de carga útil al satélite 10 de observación a través de las estaciones 20 en tierra así como permitir el acceso a los datos recibidos y procesados.The data downloaded by the observation satellite 10 can be large, and the data storage and reception chain on the ground is appropriately sized to handle a continuous stream of data from the observation satellite 10 through a demodulation and reception chain. traditional decryption. The data may be stored in one or more processing stations 40, fed from each ground station 20 sequentially as the receiving area of the satellite changes. Depending on the on-board processing implementation and the geolocation technique employed, an additional layer of processing would be performed in a centralized data center in order to produce the desired output and data format. The front end interfaces may allow users to direct payload commands to observation satellite 10 via ground stations 20 as well as allow access to received and processed data.

Una estación 40 de procesamiento en una realización de la invención se ilustra esquemáticamente en la figura 9. Tal como se muestra en la figura 4, la estación 40 de procesamiento se ubica en la Tierra. Sin embargo, tal como se explicó anteriormente, puesto que puede realizarse adicional o alternativamente algún procesamiento dentro del satélite 10 de observación, o dentro de otro satélite, las mismas funciones y/o unidades también pueden incorporarse, hasta el punto de que esto sea necesario, dentro del satélite 10 de observación, o dentro de otro satélite.A processing station 40 in one embodiment of the invention is schematically illustrated in Figure 9. As shown in Figure 4, the processing station 40 is located on Earth. However, as explained above, since some processing may additionally or alternatively be performed within the observation satellite 10, or within another satellite, the same functions and/or units may also be incorporated, to the extent that this is necessary. , within the observation satellite 10, or within another satellite.

La estación 40 de procesamiento comprende una unidad 41 de procesamiento, una unidad 42 de memoria acoplada a la unidad 41 de procesamiento, y una unidad 43 de comunicación acoplada a la unidad 41 de procesamiento. The processing station 40 comprises a processing unit 41, a memory unit 42 coupled to the processing unit 41, and a communication unit 43 coupled to the processing unit 41.

La unidad 41 de procesamiento puede incluir un procesador, un microprocesador, o lógica de procesamiento que puede interpretar y ejecutar instrucciones, como las descritas anteriormente en el presente documento (por ejemplo con referencia a la figura 11). Estas operaciones pueden realizarse en respuesta a la unidad 41 de procesamiento que ejecuta instrucciones de software contenidas en un medio legible por ordenador, tal como una unidad 42 de memoria. Las instrucciones de software contenidas en la unidad 42 de memoria pueden hacer que la unidad 41 de procesamiento realice operaciones o procedimientos descritos en el presente documento. Alternativamente, puede usarse un conjunto de circuitos cableado en lugar de o en combinación con instrucciones de software para implementar procedimientos y/u operaciones descritos en el presente documento. Por tanto, las implementaciones descritas en el presente documento no se limitan a cualquier combinación específica de hardware y software.Processing unit 41 may include a processor, microprocessor, or processing logic that can interpret and execute instructions, such as those described hereinabove (eg with reference to Figure 11). These operations may be performed in response to the processing unit 41 executing software instructions contained in a computer readable medium, such as a memory unit 42. Software instructions contained in memory unit 42 may cause processing unit 41 to perform operations or procedures described herein. Alternatively, hardwired circuitry may be used instead of or in combination with software instructions to implement procedures and/or operations described herein. Therefore, the implementations described herein are not limited to any specific combination of hardware and software.

La unidad 42 de memoria está configurada para almacenar transmisiones desde uno o más satélites 10 de observación. La unidad 42 de memoria puede incluir una RAM u otro tipo de dispositivo de almacenamiento dinámico que puede almacenar información e instrucciones para la unidad 41 de procesamiento de ejecución. La unidad 42 de memoria también puede incluir un dispositivo ROM u otro tipo de dispositivo de almacenamiento estático que puede almacenar información estática e instrucciones para usar la unidad 41 de procesamiento. La unidad 42 de memoria también puede incluir un medio de registro magnético y/u óptico y su correspondiente unidad de disco duro.Memory unit 42 is configured to store transmissions from one or more observation satellites 10 . Memory unit 42 may include a RAM or other type of dynamic storage device that can store information and instructions for execution processing unit 41 . Memory unit 42 may also include a ROM device or other type of static storage device that can store static information and instructions for using processing unit 41 . Memory unit 42 may also include magnetic and/or optical recording media and a corresponding hard disk drive.

La unidad 43 de comunicación está configurada para comunicarse con una o más estaciones 20 en tierra. La unidad 43 de comunicación puede incluir cualquier mecanismo similar a un transceptor que permite que una estación 40 de procesamiento se comunique con otros dispositivos y/o sistemas.The communication unit 43 is configured to communicate with one or more stations 20 on the ground. The communication unit 43 may include any transceiver-like mechanism that allows a processing station 40 to communicate with other devices and/or systems.

La unidad 42 de memoria puede almacenar un programa informático que puede cargarse en la unidad 41 de procesamiento que comprende un código para ejecutar las etapas de las realizaciones de método descritas según la presente invención. Aunque no se ilustra/por motivos de concisión, también pueden incluirse en la estación 40 de procesamiento un bus, que incluye una trayectoria que permite la comunicación entre los componentes de la estación 40 de procesamiento, un dispositivo de entrada, que incluye un mecanismo que permite que un operario introduzca información a una estación 40 de procesamiento, tal como un teclado numérico, un teclado, un ratón, un lápiz, reconocimiento de voz y/o mecanismos biométricos, etc., y un dispositivo de salida, que incluye un mecanismo que emite información al operario, tal como una pantalla, una impresora, un altavoz, etc.The memory unit 42 may store a computer program that can be loaded into the processing unit 41 comprising code for executing the steps of the described method embodiments according to the present invention. Although not illustrated/for conciseness, a bus, including a path that enables communication between components of the processing station 40, an input device, including a mechanism that allows an operator to input information to a processing station 40, such as a keypad, keyboard, mouse, pen, voice recognition and/or biometric mechanisms, etc., and an output device, including a mechanism that broadcasts information to the operator, such as a screen, a printer, a loudspeaker, etc.

La figura 11 es un diagrama de flujo de un método realizado por el sistema en una realización. En la etapa S11, al menos una estación 20 en tierra obtiene una señal que se origina de un satélite 10 de observación que orbita, que tiene una inclinación mayor de 90° y menor de 270° (es decir, en una órbita retrógrada), y que comunica al menos una de: (i) energía electromagnética recibida por el satélite, información que representa (ii) energía electromagnética recibida por el satélite e (iii) información que se deriva de energía electromagnética recibida por el satélite.Fig. 11 is a flowchart of a method performed by the system in one embodiment. In step S11, at least one ground station 20 obtains a signal originating from an orbiting observation satellite 10 having an inclination greater than 90° and less than 270° (i.e. in a retrograde orbit), and communicating at least one of: (i) electromagnetic energy received by the satellite, information representing (ii) electromagnetic energy received by the satellite, and (iii) information that is derived from electromagnetic energy received by the satellite.

La información que representa la energía electromagnética recibida puede producirse en el satélite 10 de observación digitalizando y comprimiendo la energía electromagnética recibida. En la última alternativa, la información que se deriva de la energía electromagnética recibida puede producirse en el satélite 10 de observación determinando la ubicación (por ejemplo, longitud y altitud) de la fuente de la energía electromagnética recibida.Information representing the received electromagnetic energy may be produced in the observation satellite 10 by digitizing and compressing the received electromagnetic energy. In the latter alternative, information that is derived from the received electromagnetic energy may be produced at the observation satellite 10 by determining the location (eg, longitude and altitude) of the source of the received electromagnetic energy.

En la etapa S12, al menos una estación 40 de procesamiento estima a partir de la energía electromagnética recibida o la información que representa, o que se deriva de, la energía electromagnética recibida, obtenida por la al menos una estación en tierra, al menos uno de: (a) la composición de al menos parte de la energía electromagnética recibida; (b) una ubicación en la Tierra del origen de al menos parte de la energía electromagnética recibida; (c) un nivel de energía electromagnética recibida que alcanza al menos parte de la órbita geoestacionaria; y (d) al menos una característica de una transmisión de enlace ascendente. En una realización, la estación 20 en tierra y la estación 40 de procesamiento pueden colocarse o formar una estación individual.In step S12, at least one processing station 40 estimates from the received electromagnetic energy or the information representing, or derived from, the received electromagnetic energy, obtained by the at least one ground station, at least one of: (a) the composition of at least part of the received electromagnetic energy; (b) a location on Earth of the origin of at least some of the received electromagnetic energy; (c) a level of received electromagnetic energy that reaches at least part of the geostationary orbit; and (d) at least one characteristic of an uplink transmission. In one embodiment, ground station 20 and processing station 40 may be collocated or form a single station.

La composición de al menos parte de la energía electromagnética recibida puede comprender el espectro de energía o polarización de la energía electromagnética recibida. La ubicación en la Tierra del origen de al menos parte de la energía electromagnética recibida puede comprender la longitud y latitud del origen. El nivel de energía electromagnética recibida que alcanza al menos parte de la órbita geoestacionaria es útil para determinar un mapa de interferencia de la órbita geoestacionaria. Una característica de una transmisión de enlace ascendente puede comprender el esquema de modulación de la transmisión de enlace ascendente.The composition of at least part of the received electromagnetic energy may comprise the energy spectrum or polarization of the received electromagnetic energy. The location on Earth of the origin of at least part of the received electromagnetic energy may comprise the longitude and latitude of the origin. The received electromagnetic energy level reaching at least part of the geostationary orbit is useful in determining an interference map of the geostationary orbit. A characteristic of an uplink transmission may comprise the modulation scheme of the uplink transmission.

La figura 12 e un diagrama de flujo de un método realizado por un sistema en una realización de la invención.Figure 12 is a flowchart of a method performed by a system in an embodiment of the invention.

En las etapas S21 y S22, se ejecutan órdenes de configuración inmediatas o cargadas previamente y se carga la configuración de satélite. En la etapa S23, el satélite recibe energía electromagnética de enlace ascendente. La energía electromagnética de enlace ascendente puede incluir, por ejemplo, energía destinada a otros satélites. En la etapa S24, la energía electromagnética recibida se somete a una conversión de frecuencia o traslación de frecuencia. Etapas adicionales pueden incluir conversión de analógico a digital, procesamiento digital de energía electromagnética recibida, reducción de datos o fusión de múltiples fuentes de datos, conversión de digital a analógico, traslación de frecuencia, etc. In steps S21 and S22, immediate or preloaded configuration commands are executed and the satellite configuration is loaded. In step S23, the satellite receives uplink electromagnetic energy. Uplink electromagnetic energy may include, for example, energy destined for other satellites. In step S24, the received electromagnetic energy is subjected to frequency conversion or frequency translation. Additional steps may include analog-to-digital conversion, digital processing of received electromagnetic energy, data reduction or merging of multiple data sources, digital-to-analog conversion, frequency translation, etc.

En la etapa S25, al menos parte de la energía electromagnética recibida se transmite (por ejemplo hacia una estación en tierra en la Tierra). La energía electromagnética recibida se digitaliza en la etapa s 26 y se procesa digitalmente en la etapa S27. El procesamiento puede incluir utilizar funciones de procesamiento conocidas tales como transformada rápida de Fourier, análisis de desplazamiento Doppler, análisis de tasa Doppler, procesamiento de dirección de llegada o ángulo de llegada, procesamiento de diferencia de tiempo de llegada, procesamiento de diferencia de frecuencia de llegada, y/o comparación de referencia de potencia, frecuencia, fase entre dos o más elementos de recepción o casos en el tiempo.In step S25, at least part of the received electromagnetic energy is transmitted (eg to a ground station on Earth). The received electromagnetic energy is digitized in step s 26 and digitally processed in step S27. The processing may include using known processing functions such as fast Fourier transform, Doppler shift analysis, rate Doppler analysis, direction of arrival or angle of arrival processing, time difference of arrival processing, frequency difference processing of arrival, and/or reference comparison of power, frequency, phase between two or more receiving elements or instances in time.

La salida de la etapa S27 puede usarse para diversas etapas de procesamiento. En la etapa S28, los datos procesados pueden sintetizarse con fuentes externas tales como las características y el origen de señales de referencia, posición orbital, datos de velocidad y orientación del satélite. Los datos sintetizados pueden usarse entonces en transformación de coordenadas y proyección de una ubicación aproximada en la superficie de la Tierra en la etapa S29. De ese modo, la ubicación de un transmisor puede estimarse en la etapa S30 (geolocalización). Alternativa o adicionalmente, los datos sintetizados pueden sintetizarse usando múltiples análisis a lo largo del tiempo en la etapa S31. De ese modo, pueden obtenerse caracterizaciones de antena, mediciones de conformidad o tendencia de entorno espectral en la etapa S32.The output of step S27 can be used for various processing steps. In step S28, the processed data may be synthesized with external sources such as the characteristics and origin of reference signals, orbital position, velocity data and orientation of the satellite. The synthesized data can then be used in coordinate transformation and projection of an approximate location on the Earth's surface in step S29. Thereby, the location of a transmitter can be estimated in step S30 (geolocation). Alternatively or additionally, the synthesized data may be synthesized using multiple analyzes over time in step S31. Thereby, antenna characterizations, conformance measurements, or spectral environment trending can be obtained at step S32.

Además, la salida de la etapa S27 puede procesarse además demodulando la energía electromagnética recibida en la etapa S33. De ese modo, se hace posible realizar un análisis de señal portadora (etapa S34).Furthermore, the output of step S27 may be further processed by demodulating the electromagnetic energy received in step S33. Thereby, it becomes possible to perform carrier signal analysis (step S34).

En realizaciones adicionales de la invención, puede implementarse uno cualquiera de los procedimientos, etapas o procesos descritos anteriormente usando instrucciones ejecutables por ordenador, por ejemplo en la forma de procedimientos, métodos o similares ejecutables por ordenador, en cualquier tipo de lenguaje informático, y/o en forma de software incluido en firmware, circuitos integrados o similares.In further embodiments of the invention, any one of the procedures, steps or processes described above may be implemented using computer-executable instructions, for example in the form of computer-executable procedures, methods or the like, in any type of computer language, and/or or in the form of software included in firmware, integrated circuits or the like.

Aunque la presente invención se ha descrito basándose en ejemplos detallados, los ejemplos detallados sólo sirven para dotar al experto en la técnica de una mejor comprensión, y no se pretende que limiten el alcance de la invención. El alcance de la invención está mejor definido por las reivindicaciones adjuntas.Although the present invention has been described based on detailed examples, the detailed examples serve only to provide a person skilled in the art with a better understanding, and are not intended to limit the scope of the invention. The scope of the invention is further defined by the appended claims.

En una cualquiera de las realizaciones anteriores, el satélite de observación también puede comprender una antena de recepción adicional que tiene un patrón de recepción dirigido alejándose de la Tierra, siendo la antena adecuada para recibir energía electromagnética en el intervalo de radiofrecuencia. De tal manera, es posible que el satélite de observación reciba una señal dada que se introduce a un satélite objetivo dado (que orbita a una altitud mayor que la órbita en la que orbita el satélite de observación), así como la señal dada repetida que se emite por el satélite objetivo. Por ejemplo, el satélite objetivo puede estar orbitando en una órbita geoestacionaria, en cuyo caso la antena de recepción adicional del satélite de observación puede orientarse en o cerca de la dirección cenital, siempre que el satélite de observación orbite a una altitud menor de la órbita geoestacionaria. La ventaja de este enfoque es que permite usar las señales de entrada y salida juntas para cancelar algunas fuentes de error (cualquier ligera deriva de frecuencia de la señal dada, por ejemplo, que de otro modo daría como resultado errores de solución de geolocalización) y permite la caracterización del rendimiento del propio satélite objetivo. In any one of the above embodiments, the observation satellite may also comprise an additional receiving antenna having a receiving pattern directed away from the Earth, the antenna being suitable for receiving electromagnetic energy in the radio frequency range. In such a way, it is possible for the observation satellite to receive a given signal that is fed to a given target satellite (which orbits at a higher altitude than the orbit in which the observation satellite orbits), as well as the repeated given signal that is emitted by the target satellite. For example, the target satellite may be orbiting in a geostationary orbit, in which case the observation satellite's additional receiving antenna may be oriented at or near the zenith direction, provided that the observation satellite orbits at a lower altitude than the orbit. geostationary. The advantage of this approach is that it allows the input and output signals to be used together to cancel out some sources of error (any slight frequency drift of the given signal, for example, that would otherwise result in geolocation solution errors) and allows characterization of the performance of the target satellite itself.

Claims (19)

REIVINDICACIONES i. Satélite (10) para obtener información sobre energía electromagnética emitida desde una fuente (50) en la Tierra, o desde unas fuentes en la Tierra, i. Satellite (10) to obtain information on electromagnetic energy emitted from a source (50) on Earth, or from sources on Earth, orbitando el satélite (10) la Tierra en una órbita que tiene una inclinación mayor de 90° y menor de 270°; y comprendiendo el satélite (10):the satellite (10) orbiting the Earth in an orbit having an inclination greater than 90° and less than 270°; and comprising the satellite (10): al menos dos antenas (11) de recepción, cada una de las al menos dos antenas (11) de recepción tiene un patrón de recepción dirigido hacia la Tierra, yat least two reception antennas (11), each of the at least two reception antennas (11) has a reception pattern directed towards the Earth, and es adecuada para recibir energía electromagnética en un intervalo de radiofrecuencia a medida que el satélite (10) está orbitando con respecto a la superficie de la Tierra, yis suitable for receiving electromagnetic energy in a radio frequency range as the satellite (10) is orbiting with respect to the Earth's surface, and formando las al menos dos antenas (11) de recepción patrones de recepción solapantes pero no idénticos; ythe at least two receiving antennas (11) forming overlapping but not identical receiving patterns; Y un transmisor configurado para al menos una de las tres siguientes operaciones:a transmitter configured for at least one of the following three operations: retransmitir al menos parte de la energía electromagnética recibida;retransmit at least part of the received electromagnetic energy; transmitir información que representa al menos parte de la energía electromagnética recibida; y transmitir información que se deriva de al menos parte de la energía electromagnética recibida. transmit information representing at least part of the received electromagnetic energy; and transmitting information that is derived from at least part of the received electromagnetic energy. 2. Satélite (10) para obtener información sobre energía electromagnética emitida desde una fuente en la Tierra, o desde unas fuentes en la Tierra,2. Satellite (10) to obtain information on electromagnetic energy emitted from a source on Earth, or from sources on Earth, orbitando el satélite (10) la Tierra en una órbita que tiene una inclinación mayor de 90° y menor de 270°; y comprendiendo el satélite (10):the satellite (10) orbiting the Earth in an orbit having an inclination greater than 90° and less than 270°; and comprising the satellite (10): al menos dos antenas (11) de recepción, al menos una de las cualesat least two receiving antennas (11), at least one of which tiene un patrón de recepción dirigido hacia la Tierra, yhas a reception pattern directed toward Earth, and es adecuada para recibir energía electromagnética en un intervalo de radiofrecuencia a medida que el satélite (10) está orbitando con respecto a la superficie de la Tierra, yis suitable for receiving electromagnetic energy in a radio frequency range as the satellite (10) is orbiting with respect to the Earth's surface, and al menos otra de las cualesat least one other of which tiene un patrón de recepción dirigido alejándose de la Tierra, yhas a reception pattern directed away from Earth, and es adecuada para recibir energía electromagnética en un intervalo de radiofrecuencia a medida que el satélite (10) está orbitando con respecto a la superficie de la Tierra, yis suitable for receiving electromagnetic energy in a radio frequency range as the satellite (10) is orbiting with respect to the Earth's surface, and un transmisor configurado para al menos una de las tres siguientes operaciones:a transmitter configured for at least one of the following three operations: retransmitir al menos parte de la energía electromagnética recibida;retransmit at least part of the received electromagnetic energy; transmitir información que representa al menos parte de la energía electromagnética recibida; y transmitir información que se deriva de al menos parte de la energía electromagnética recibida. transmit information representing at least part of the received electromagnetic energy; and transmitting information that is derived from at least part of the received electromagnetic energy. 3. Satélite (10) según la reivindicación 1 ó 2, que es adecuado para obtener información sobre energía electromagnética emitida desde una fuente en la Tierra, o desde unas fuentes en la Tierra, alcanzando la energía electromagnética la órbita geoestacionaria.Satellite (10) according to claim 1 or 2, which is suitable for obtaining information on electromagnetic energy emitted from a source on Earth, or from sources on Earth, the electromagnetic energy reaching the geostationary orbit. 4. Satélite (10) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el transmisor está configurado para transmitir, hacia la Tierra, al menos parte de la energía electromagnética recibida, o la información que representa, o que se deriva de, al menos parte de la energía electromagnética recibida.4. Satellite (10) according to any one of the preceding claims, in which the transmitter is configured to transmit, towards Earth, at least part of the electromagnetic energy received, or the information that represents, or is derived from, the least part of the received electromagnetic energy. 5. Satélite (10) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la información que se deriva de al menos parte de la energía electromagnética recibida se obtiene procesando al menos parte de la energía electromagnética recibida dentro del satélite (10).5. Satellite (10) according to any one of the preceding claims, in which the information derived from at least part of the received electromagnetic energy is obtained by processing at least part of the energy electromagnetic field received inside the satellite (10). Satélite (10) según la reivindicación 5, en el que el procesamiento comprende al menos una de las once siguientes operaciones:Satellite (10) according to claim 5, in which the processing comprises at least one of the following eleven operations: conversión descendente seleccionable de una señal analógica a frecuencia intermedia común; conversión de analógico a digital de señales proporcionadas por al menos parte de la energía electromagnética recibida;selectable down-conversion of an analog signal to a common intermediate frequency; analog to digital conversion of signals provided by at least part of the received electromagnetic energy; análisis de espectro de al menos parte de la energía electromagnética recibida;spectrum analysis of at least part of the received electromagnetic energy; análisis de desplazamiento Doppler de al menos parte de la energía electromagnética recibida; análisis de tasa Doppler de al menos parte de la energía electromagnética recibida;Doppler shift analysis of at least part of the received electromagnetic energy; Doppler rate analysis of at least part of the received electromagnetic energy; procesamiento dirección de llegada o ángulo de llegada;processing direction of arrival or angle of arrival; procesamiento de diferencia de tiempo de llegada (TDOA);time difference of arrival (TDOA) processing; procesamiento de diferencia de frecuencia de llegada (FDOA);frequency difference of arrival (FDOA) processing; mediciones de referencia entre dos o más elementos de antena;reference measurements between two or more antenna elements; filtrado de datos; ydata filtering; Y compresión de datos.data compression. Satélite (10) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que las al menos dos antenas (11) de recepción son adecuadas para recibir energía electromagnética en un intervalo de radiofrecuencia de entre 1 GHz y 100 GHz, preferiblemente en un intervalo de radiofrecuencia que es al menos uno de los seis siguientes intervalos:Satellite (10) according to any one of the preceding claims, in which the at least two receiving antennas (11) are suitable for receiving electromagnetic energy in a radio frequency range between 1 GHz and 100 GHz, preferably in a radio frequency range which is at least one of the following six intervals: entre 1 y 2 GHz;between 1 and 2 GHz; entre 2 y 4 GHz;between 2 and 4 GHz; entre 4 y 8 GHz;between 4 and 8GHz; entre 8 y 12 GHz;between 8 and 12 GHz; entre 12 y 18 GHz; ybetween 12 and 18 GHz; Y entre 26,5 y 40 GHz.between 26.5 and 40 GHz. Satélite (10) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que al menos uno de los dos siguientes párrafos aplica:Satellite (10) according to any one of the preceding claims, in which at least one of the following two paragraphs applies: las al menos dos antenas (11) de recepción son adecuadas para recibir energía electromagnética en un intervalo de radiofrecuencia usado por satélites geoestacionarios para recibir, o enviar, señales desde, o hacia, la Tierra, ythe at least two receiving antennas (11) are suitable for receiving electromagnetic energy in a radio frequency range used by geostationary satellites to receive, or send, signals from, or to, the Earth, and la energía electromagnética recibida, recibida por cada antena (11) de recepción que tiene un patrón de recepción dirigido hacia la Tierra, comprende energía destinada a al menos otro satélite (30).the received electromagnetic energy, received by each reception antenna (11) having a reception pattern directed towards the Earth, comprises energy intended for at least one other satellite (30). Satélite (10) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que las al menos dos antenas (11) de recepción son adecuadas para recibir energía electromagnética que tiene al menos una de las cinco siguientes polarizaciones:Satellite (10) according to any one of the preceding claims, in which the at least two receiving antennas (11) are suitable for receiving electromagnetic energy having at least one of the following five polarizations: una polarización lineal;a linear polarization; una polarización vertical;a vertical polarization; una polarización horizontal;a horizontal polarization; una polarización elíptica; y an elliptical polarization; Y una polarización circular.a circular polarization. 10. Satélite (10) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que cada antena (11) de recepción que tiene un patrón de recepción dirigido hacia la Tierra está configurada para recibir, durante un periodo orbital, energía electromagnética desde una zona que cubre más de la mitad de la superficie de la Tierra.Satellite (10) according to any one of the preceding claims, in which each receiving antenna (11) having a receiving pattern directed towards the Earth is configured to receive, during an orbital period, electromagnetic energy from an area that It covers more than half of the Earth's surface. 11. Satélite (10) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la energía electromagnética recibida, recibida por cada antena (11) de recepción que tiene un patrón de recepción dirigido hacia la Tierra, comprende más de sólo información destinada a controlar el propio satélite (10).Satellite (10) according to any one of the preceding claims, in which the received electromagnetic energy, received by each reception antenna (11) having a reception pattern directed towards the Earth, comprises more than just information intended to control the satellite itself (10). 12. Satélite (10) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el satélite (10) orbita la Tierra en una órbita que tiene una inclinación mayor de 175° y menor de 185°.Satellite (10) according to any one of the preceding claims, wherein the satellite (10) orbits the Earth in an orbit having an inclination greater than 175° and less than 185°. 13. Satélite (10) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el satélite (10) orbita la Tierra en una órbita que tiene un apogeo que difiere por no más de 4000 kilómetros de la órbita geoestacionaria, y preferiblemente en el que el satélite (10) orbita la Tierra en una órbita que tiene un apogeo que está a una altitud comprendida en uno cualquiera de los dos siguientes intervalos:Satellite (10) according to any one of the preceding claims, in which the satellite (10) orbits the Earth in an orbit having an apogee that differs by no more than 4000 kilometers from the geostationary orbit, and preferably in which The satellite (10) orbits the Earth in an orbit having an apogee that is at an altitude in either of the following two intervals: entre 31700 y 34700 kilómetros sobre el nivel medio del mar; ybetween 31,700 and 34,700 kilometers above mean sea level; Y entre 36700 y 39700 kilómetros sobre el nivel medio del mar.between 36,700 and 39,700 kilometers above mean sea level. 14. Satélite (10) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el satélite (10) orbita la Tierra en una órbita que tiene una excentricidad que es menor de 0,05.Satellite (10) according to any one of the preceding claims, wherein the satellite (10) orbits the Earth in an orbit having an eccentricity that is less than 0.05. 15. Satélite (10) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el satélite (10) no es un satélite de comunicación en sí para transmitir información de usuario final desde un punto de la Tierra hasta otro punto en la Tierra.Satellite (10) according to any one of the preceding claims, wherein the satellite (10) is not itself a communication satellite for transmitting end-user information from one point on Earth to another point on Earth. 16. Satélite (10) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el transmisor está configurado para transmitir al menos parte de la energía electromagnética recibida o la información que representa, o que se deriva de, al menos parte de la energía electromagnética recibida usando una al menos una de las cinco siguientes operaciones o medios:16. Satellite (10) according to any one of the preceding claims, wherein the transmitter is configured to transmit at least part of the received electromagnetic energy or information representing, or derived from, at least part of the electromagnetic energy received using at least one of the following five operations or means: (a) realización de un enlace descendente usando frecuencias microondas dedicadas específicas;(a) performing a downlink using specific dedicated microwave frequencies; (b) realización de un enlace descendente usando un transmisor que puede ajustar de manera dinámica su banda de frecuencia de transmisión;(b) performing a downlink using a transmitter that can dynamically adjust its transmission frequency band; (c) espectro ensanchado de bajo nivel;(c) low level spread spectrum; (d) al menos un enlace de comunicación óptico; y(d) at least one optical communication link; Y (e) un método de almacenamiento y reenvío.(e) a store and forward method. 17. Satélite (10) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el satélite (10) comprende además17. Satellite (10) according to any one of the preceding claims, wherein the satellite (10) further comprises un receptor conectado a al menos una antena (11) de recepción,a receiver connected to at least one receiving antenna (11), siendo el receptor reconfigurable a diferentes frecuencias en un intervalo del espectro de radiofrecuencia.the receiver being reconfigurable to different frequencies in a range of the radio frequency spectrum. 18. Sistema para obtener información sobre energía electromagnética emitida desde una fuente (50) en la Tierra, o desde unas fuentes en la Tierra, comprendiendo dicho sistema al menos dos satélites (10) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores.18. System for obtaining information on electromagnetic energy emitted from a source (50) on Earth, or from sources on Earth, said system comprising at least two satellites (10) according to any one of the preceding claims. 19. Sistema para obtener información sobre energía electromagnética, comprendiendo dicho sistema:19. System for obtaining information on electromagnetic energy, said system comprising: al menos un satélite (10) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17,at least one satellite (10) according to any one of claims 1 to 17, al menos una estación (20) en tierra configurada paraat least one ground station (20) configured to obtener, a partir del al menos un satélite (10), la energía electromagnética recibida o la información que representa, o que se deriva de, la energía electromagnética recibida, y obtaining, from the at least one satellite (10), the received electromagnetic energy or the information that represents, or is derived from, the received electromagnetic energy, and al menos una estación (40) de procesamiento configurada paraat least one processing station (40) configured to estimar, a partir de la energía electromagnética recibida o la información que representa, o que se deriva de, la energía electromagnética recibida, obtenida por la al menos una estación (20) en tierra, al menos uno de:estimate, from received electromagnetic energy or information representing, or derived from, received electromagnetic energy, obtained by the at least one ground station (20), at least one of: la composición de al menos parte de la energía electromagnética recibida;the composition of at least part of the received electromagnetic energy; una ubicación en la Tierra del origen de al menos parte de la energía electromagnética recibida; un nivel de energía electromagnética recibida que alcanza al menos parte de la órbita geoestacionaria; ya location on Earth of the origin of at least some of the received electromagnetic energy; a level of received electromagnetic energy that reaches at least part of the geostationary orbit; Y al menos una característica de una transmisión de enlace ascendente.at least one characteristic of an uplink transmission. Método realizado por un sistema para obtener información sobre energía electromagnética, comprendiendo dicho método las etapas de:Method performed by a system to obtain information on electromagnetic energy, said method comprising the steps of: obtener (S11), mediante al menos una estación (20) en tierra, una señalobtain (S11), by means of at least one station (20) on the ground, a signal que se origina a partir de un satélite (10) que orbita la Tierra en una órbita que tiene una inclinación mayor de 90° y menor de 270°, teniendo el satélite (10) al menos dos antenas (1 l) de recepción, cada una de las cuales tiene un patrón de recepción dirigido hacia la Tierra, y formando las al menos dos antenas (11) de recepción patrones de recepción solapantes pero no idénticos, yoriginating from a satellite (10) orbiting the Earth in an orbit having an inclination greater than 90° and less than 270°, the satellite (10) having at least two receiving antennas (1 l), each one of which has a reception pattern directed towards the Earth, and the at least two reception antennas (11) forming overlapping but not identical reception patterns, and comunicar al menos uno de los tres siguientes elementos:communicate at least one of the following three elements: energía electromagnética recibida por el satélite (10),electromagnetic energy received by the satellite (10), información que representa energía electromagnética recibida por el satélite (10), einformation representing electromagnetic energy received by the satellite (10), and información que se deriva de energía electromagnética recibida por el satélite (10), yinformation derived from electromagnetic energy received by the satellite (10), and estimar (S12), mediante al menos una estación (40) de procesamiento, a partir de al menos parte de la energía electromagnética recibida o la información que representa, o que se deriva de, al menos parte de la energía electromagnética recibida, obtenida por la al menos una estación (20) en tierra, al menos uno de: la composición de al menos parte de la energía electromagnética recibida;estimating (S12), by means of at least one processing station (40), from at least part of the received electromagnetic energy or the information that represents, or is derived from, at least part of the received electromagnetic energy, obtained by the at least one ground station (20), at least one of: the composition of at least part of the received electromagnetic energy; una ubicación en la Tierra del origen de al menos parte de la energía electromagnética recibida; un nivel de energía electromagnética recibida que alcanza al menos parte de la órbita geoestacionaria; y al menos una característica de una transmisión de enlace ascendente.a location on Earth of the origin of at least some of the received electromagnetic energy; a level of received electromagnetic energy that reaches at least part of the geostationary orbit; and at least one characteristic of an uplink transmission. Método realizado por un sistema para obtener información sobre energía electromagnética, comprendiendo dicho método las etapas de:Method performed by a system to obtain information on electromagnetic energy, said method comprising the steps of: obtener (S11), mediante al menos una estación (20) en tierra, una señalobtain (S11), by means of at least one station (20) on the ground, a signal que se origina a partir de un satélite (10) que orbita la Tierra en una órbita que tiene una inclinación mayor de 90° y menor de 270°, teniendo el satélite (10) al menos dos antenas (11) de recepción, al menos una de las cuales tiene un patrón de recepción dirigido hacia la Tierra, y al menos otra de las cuales tiene un patrón de recepción dirigido alejándose de la Tierra, yoriginating from a satellite (10) orbiting the Earth in an orbit having an inclination greater than 90° and less than 270°, the satellite (10) having at least two receiving antennas (11), at least one of which has a reception pattern directed toward Earth, and at least one other of which has a reception pattern directed away from Earth, and comunicar al menos uno de los tres siguientes elementos:communicate at least one of the following three elements: energía electromagnética recibida por el satélite (10),electromagnetic energy received by the satellite (10), información que representa energía electromagnética recibida por el satélite (10), einformation representing electromagnetic energy received by the satellite (10), and información que se deriva de energía electromagnética recibida por el satélite (10), yinformation derived from electromagnetic energy received by the satellite (10), and estimar (S12), mediante al menos una estación (40) de procesamiento, a partir de al menos parte de la energía electromagnética recibida o la información que representa, o que se deriva de, al menos parte de la energía electromagnética recibida, obtenida por la al menos una estación (20) en tierra, al menos uno de: la composición de al menos parte de la energía electromagnética recibida;estimating (S12), by means of at least one processing station (40), from at least part of the received electromagnetic energy or the information that represents, or is derived from, at least part of the received electromagnetic energy, obtained by the at least one station (20) on land, at least one of: the composition of at least part of the received electromagnetic energy; una ubicación en la Tierra del origen de al menos parte de la energía electromagnética recibida; un nivel de energía electromagnética recibida que alcanza al menos parte de la órbita geoestacionaria; y al menos una característica de una transmisión de enlace ascendente.a location on Earth of the origin of at least some of the received electromagnetic energy; a level of received electromagnetic energy that reaches at least part of the geostationary orbit; and at least one characteristic of an uplink transmission. Método según la reivindicación 20 ó 21, en el que estimar la ubicación comprende estimar una longitud y latitud.Method according to claim 20 or 21, wherein estimating the location comprises estimating a longitude and latitude. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 20 a 22, en el que estimar una ubicación en la Tierra del origen de al menos parte de la energía electromagnética recibida comprende estimar la ubicación de una fuente de interferencia.Method according to any one of claims 20 to 22, wherein estimating a location on Earth of the origin of at least part of the received electromagnetic energy comprises estimating the location of a source of interference. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 20 a 23, en el que estimar al menos una característica de una transmisión de enlace ascendente comprende estimar un patrón de enlace ascendente de al menos una deMethod according to any one of claims 20 to 23, wherein estimating at least one characteristic of an uplink transmission comprises estimating an uplink pattern of at least one of una antena en la Tierra; yan antenna on Earth; Y un grupo de antenas en la Tierra.a group of antennas on Earth. Uso deUse of un satélite (10) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17, o información obtenida a partir de un satélite (10) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17, oa satellite (10) according to any one of claims 1 to 17, or information obtained from a satellite (10) according to any one of claims 1 to 17, or un sistema según la reivindicación 19,a system according to claim 19, para estimar al menos uno de:to estimate at least one of: la composición de al menos parte de la energía electromagnética recibida;the composition of at least part of the received electromagnetic energy; una ubicación en la Tierra del origen de al menos parte de la energía electromagnética recibida; un nivel de energía electromagnética recibida que alcanza al menos parte de la órbita geoestacionaria; y al menos una característica de una transmisión de enlace ascendente. a location on Earth of the origin of at least some of the received electromagnetic energy; a level of received electromagnetic energy that reaches at least part of the geostationary orbit; and at least one characteristic of an uplink transmission.
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